Giӟi thiӋu vӅ sӵ chuyӇQÿӝng cӫDOѭXFKҩt trong kênh dүQYLOѭX
NhӳQJQăPJҫQÿk\F{QJQJKӋ YLOѭXQJj\FjQJSKiWWULӇn mҥnh cho phép phân tích, kiӇm soát trên quy mô thiӃt bӏ nhӓ gӑn và chi phí thҩp Vӟi các ӭng dөng mҥnh mӁ WURQJ OƭQK YӵF VLQK KyD Yj OƭQK YӵF YL Fѫ ÿLӋn tӱ Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) [1] ViӋc xét nghiӋm sinh hóa, tәng hӧp protein, xét nghiӋPQKDQKWăQJWӕc phҧn ӭQJôEҵng cụng nghӋ YLOѭXPDQJWLӅPQăQJUҩt lӟn [2] Phũng thớ nghiӋm trờn chip Lab-on-a-chip (LOC) là thiӃt bӏ tích hӧp mӝt sӕ chӭFQăQJFҫn thiӃt cӫa mӝt phòng thí nghiӋm kӃt hӧp vӟi công nghӋ YLOѭXWUrQPӝt mҥch tích hӧp duy nhҩt, vӟLNtFKWKѭӟc chӍ tӯ PLOLPHWÿӃn vài centimet vuông là có thӇ có nhӳQJWtQKQăQJQKѭPRQJPXӕn [2- 3]
Thӵc tӃ, các thiӃt bӏ YLOѭXFyWKӇ cung cҩSFiFWtQKQăQJPӟi tuyӋt vӡi, nӃu không muӕn nói là mang tính cách mҥQJFKRWѭѫQJODL0һc dù nhiӅu ӭng dөng và thiӃt bӏ dӵa trên thiӃt bӏ YLOѭXÿmFyWKӇ ÿѭӧc tìm thҩy trong nhiӅXOƭQKYӵc, trҧi dài tӯ nghiên cӭu ÿӃn công nghiӋSOƭQKYӵc này vүQFzQVѫNKDLYjFҫn phҧi nӛ lӵc rҩt nhiӅXÿӇ phә biӃn nhiӅu ӭng dөng microfluidics ra ngoài thӃ giӟi hӑc thuұt
Các ứng dụng chính của hệ thống hình ảnh và nghiên cứu sinh hóa của tế bào bao gồm nghiên cứu sinh học với tốc độ mẫu cao, diện tích mẫu lớn và thông lượng cao Trên thực tế, các nghiên cứu của EiR FiR YL đã thành công biểu hiện β-galactosidase trong tế bào YjR(FROLÿѫQOҿ bằng hệ thống hình ảnh.
Nghiên cӭu tӃ bào gӕFFNJQJFyQKӳng kӃt quҧ to lӟn, quá trình thu nhӓ hӋ thӕQJÿm cho phép phân tích tӃ bào gӕFVkXKѫQVRYӟLFiFSKѭѫQJSKiSWUX\Ӆn thӕng ViӋc tích hӧp công nghӋ này vӟi kính hiӇn vi quang cung cҩp mӝt cách nghiên cӭ tӃ bào gӕc có hӋ thӕQJKѫQYjFNJQJFKRWKҩy các ӭng dөng y tӃ ÿҫy hӭa hҽn
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 2 Mӝt sӕ ӭng dөng thӵc tӃ cӫa các thiӃt bӏ YLOѭXÿѭӧc thӇ hiӋn ӣ +uQKErQGѭӟi: a b
Hình 1.1 M͡t s͙ ͱng dͭng cͯa công ngh YLO˱XD7KL͇t b͓ YLO˱XE7KL͇t b͓ MEMS
'RÿyYLӋc nghiên cӭu sӵ dӏch chuyӇn mao dүn nhiӋt cӫDOѭXFKҩt trong các thiӃt bӏ sӱ dөng kênh dүQYLOѭXUҩt quan trӑQJĈmFyQKLӅu nghiên cӭu vӅ sӵ dӏch chuyӇn cӫa mao dүn nhiӋt, các nghiên cӭu này nghiên cӭu vӅ sӵ dӏch chuyӇn cӫa giӑt chҩt lӓng hay sӵ biӃn dҥng cӫa giӑt chҩt lӓQJGѭӟi ҧQKKѭӣng cӫa tác nhân nhiӋt
HiӋu ӭng mao dүn nhiӋt cӫa chҩt lӓng trong ӕQJQDQRGѭӟi tác dөng cӫa sӵ biӃn thiên nhiӋWÿӝ ÿmÿѭӧc Nguyen nghiên cӭX>@)RUGYj1DGLP>@ÿmVӱ dөng lý thuyӃt vӅ ÿLӅu kiӋQWUѭӧWÿӇ nghiên cӭu vұn tӕc chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓng trên bӅ mһt rҳn, hay sӵ ҧQKKѭӣng cӫa góc tiӃp xúc cӫa giӑt chҩt lӓQJFNJQJÿѭӧc nghiên cӭu bӣi Brochard [7] Le cùng nhóm nghiên cӭX>@ÿmGQJP{SKӓng sӕ ÿӇ nghiên cӭu ҧQKKѭӣng cӫa biӃn thiên nhiӋWÿӝ và áp suҩt trong kênh dүQYLOѭXÿӃn giӑt chҩt lӓng làm nó di chuyӇn Ӣ ViӋt Nam, sӵ chuyӇQÿӝng trong kênh dүQYLOѭXFNJQJÿѭӧc nghiên cӭu mҥnh mӁ Trung tâm Công nghӋ sinh hӑFÿmWә chӭc buәLEiRFiRFKX\rQÿӅ´3KzQJWKtQJKLӋm trên chip (Lab ± on ± a ± chip) sӱ dөng công nghӋ YLOѭXYjWLӅPQăQJӭng dөng trong
HVTH: NGUYỄN HỮU THÀNH, 3 xét nghiệm tiền chỉ vào Việt Nam vào ngày 20-12-2018 của Viện Quản lý Khoa học Công nghệ Ths Nguyễn Hoàng Tuấn - Học Viện Quốc tế - ĐH Bách Khoa, cho biết thiết bị xét nghiệm AND nhanh với giá thành thấp có thể hiện phân tích phản ứng Lamp khuếch đại AND tiên chỉ.
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VAST) đã trao giải VAST 03.01/15 cho PGS.TS Trần Quốc Cường vì những đóng góp của ông trong lĩnh vực vật liệu tiên tiến, một trong những lĩnh vực nghiên cứu trọng điểm của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Mô phӓng trong kênh dүQYLOѭX
Trên các thiӃt bӏ /2&QJRjLÿLӅu khiӇn giӑt, dòng chҩt lӓng bҵQJEѫPYDQYLOѭX thì nguӗQODVHUFNJQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿLӅu khiӇn chҩt lӓng Trong thí nghiên cӭu cӫa mình Nguyen thiӃt lұp mô hình chҩt lӓQJÿѭӧc chӭa trong ӕng thӫy tinh, trong ӕng có chӭa dҫXÿӇ tránh sӵ ED\KѫLFӫa chҩt lӓQJNKLWiFÿӝng nhiӋt [12,14] Sӵ chuyӇQÿӝng cӫa chҩt lӓng trong ӕng thӫy tinh dӵa trên nguyên lý mao dүn nhiӋt cӫa chҩt lӓng do sӵ kích hoҥt cӫa nguӗn laser mӝWSKtD9LQFHQW>@ÿmQJKLrQFӭu thӵc nghiӋm mao dүn nhiӋt trên bӅ mһt chҩt lӓng, mô hình thiӃt lұp trong kênh dүn chӳ Y chӭDQѭӟc và dҫu, viӋFÿLӅu khiӇQÿӏQKKѭӟng giӑt chҩt lӓQJÿѭӧc sӱ dөng bҵng nguӗn laser KӃt quҧ là giӑt chҩt lӓng trong kênh dүQWKD\ÿәi theo sӵ WiFÿӝng cӫa laser làm cho các giӑt này chuyӇQKѭӟng và phân loҥi rõ ràng
'RÿyYLӋc sӱ dөQJODVHUÿӇ ÿLӅu khiӇQGzQJYLOѭXOjPӝWSKѭѫQJSKiSNKҧ thi Ngoài ra, viӋc ӭng dөQJSKѭѫQJSKiSVӕ ÿӇ nghiên cӭu, mô phӓng sӵ dӏch chuyӇn mao dүn nhiӋt hai chiӅu cӫDOѭXFKҩt trong kênh dүQYLOѭXÿӃn nay rҩWtWÿѭӧc nghiên cӭu cө thӇ BҵQJ SKѭѫQJ SKiS Vӱ dөng phҫn tӱ hӳu hҥn vӟi kӻ thuұt Lagrangia ± Eulerian
Le cùng nhóm nghiên cӭu [7-@ÿmGQJP{SKӓng sӕ ÿӇ nghiên cӭu ҧQKKѭӣng cӫa biӃn thiên nhiӋWÿӝ và áp suҩt trong kênh dүQYLOѭXÿӃn giӑt chҩt lӓng làm nó di chuyӇn
Thӵc tӃ, có nhiӅu vҩQ ÿӅ trӣ ngҥi khi sӱ dөQJ SKѭѫQJ SKiS Vӕ ÿӇ nghiên cӭu SKѭѫQJWKӭc dӏch chuyӇn mao dүn nhiӋt cӫa chҩt lӓng trong kênh dүn:
- Sӵ kӃt hӧp giӳDEDSKѭѫQJSKiSWtQKWRiQVӕ hӑc bao gӗm tính toán Lagrangian Eulerian (ALE), bҧRWRjQÿӏnh mӭc (CLS) và lӵFFăQJEӅ mһt liên tөc (CSF)
- Nhӳng hiӋQWѭӧng phӭc tҥp cӫa góc tiӃS[~Fÿӝng lӵc hӑc trong suӕt quá trình chuyӇQÿӝng cӫa chҩt lӓng
- Các hàm sӕ vұt lý cӫa các thông sӕ chҩt lӓng là phi tuyӃn và dӵa trên nhiӅu nhân tӕ QKѭQKLӋWÿӝ, thӡi gian, giá trӏ ÿӏnh mӭc và các yӃu tӕ khác
- HiӋQWѭӧng thҩPѭӟt cӫa bӅ mһt chҩt lӓng/rҳn
- &iFÿLӅu kiӋn dӏch chuyӇn cӫa bӅ mһt chҩt lӓng/rҳn
MөFÿtFKYjêQJKƭDFӫDÿӅ tài
Lӏch sӱ WtQKWRiQÿӝng lӵc hӑc chҩWOѭX
Lӏch sӱ cӫDWtQKWRiQÿӝng lӵc hӑc chҩWOѭX&RPSXWDWLRQDO)OXLG'\QDPLF± CFD) bҳWÿҫu vào nhӳQJQăP7URQJNKRҧng thӡLJLDQÿyQyÿmWUӣ thành tӯ viӃt tҳt cӫa sӵ kӃt hӧp vұt lý, toán hӑc sӕ và ӣ gyFÿӝ QjRÿyNKRDKӑFPi\WtQKÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô phӓng dòng chҧy chҩt lӓng Sӵ khӣLÿҫu cӫD&)'ÿѭӧc kích hoҥt bӣi sӵ phát triӇn ngày càng mҥnh mӁ cӫa công nghӋ Pi\WtQK9jRÿҫu nhӳQJQăPJLҧi pháp cӫa SKѭѫQJWUuQK(XOHUKDLFKLӅu (2 ± 'ÿҫu tiên xuҩt hiӋQYjVDXÿyWUӣ nên khҧ WKLYjÿѭӧc ӭng dөng Nhӡ tӕFÿӝ WăQJQKDQKFӫa siêu máy tính và do sӵ phát triӇn cӫa nhiӅu kӻ thuұt mô phӓng nên có thӇ tính toán dòng chҧy vô hình qua mô hình máy bay hoàn chӍnh hoһc bên trong tuabin Vào giӳa nhӳQJQăP980, trӑng tâm bҳWÿҫu chuyӇn sang các mô phӓQJÿzLKӓi khҳWNKHKѫQYӅ dòng chҧy nhӟWYjÿѭӧFÿLӅu chӍnh bӣLSKѭѫQJWUuQK Navier-Stokes Cùng vӟLÿLӅu này, mӝt loҥt các mô hình dòng chҧy rӕi phát triӇn vӟi mӭFÿӝ phӭc tҥp và chính xác khác nhau [16]
Vӟi nhӳng sӵ tiӃn bӝ và phát triӇn cӫDSKѭѫQJSKiSVӕ, giҧi pháp dòng chҧy cho mô hình khí thӵFFNJQJWUӣ nên khҧ thi vào cuӕLQKѭQJQăP7URQJFiFӭng dөng quy mô lӟQÿҫu tiên, dòng chҧy siêu âm 3 chiӅu (3 ± 'TXDFiFSKѭѫQJWLӋn tái nhұp QKѭWjXFRQWKoi HERMES châu Âu NhiӅu hoҥWÿӝng nghiên cӭXÿmYjYҩQÿѭӧc dành cho viӋc mô phӓng sӕ sӵ FKi\Yjÿһc biӋt là mô hình ngӑn lӱa Nhӳng nӛ lӵc này rҩt quan trӑQJÿӇ phát triӇQFiFWXDELQYjÿӝQJFѫNKtWKҧi thҩp Ngoài ra viӋc mô hình hóa KѫLQѭӟFÿһc biӋt OjKѫLQѭӟFQJѭQJWө ÿmWUӣ thành chìa khóa cho viӋc thiӃt kӃ các WXDELQKѫLKLӋu quҧ
Ngày càng có nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào việc chia nhỏ các khối xây dựng lớn thành các khối xây dựng nhỏ hơn thông qua quá trình phân tích hình dạng và tạo thành các mô hình phân cấp phức tạp hơn Việc phân chia này dẫn đến các khối xây dựng và khối liên kết không có cấu trúc, giúp giảm thời gian thiết kế cần thiết Những khối xây dựng ban đầu này bao gồm thông tin địa lý cho các đường cong vô hình, vốn là cơ sở của các kỹ thuật lập bản đồ, được kéo dài qua các lớp khác nhau Điều này không chỉ cải thiện độ chính xác của bản đồ mà còn tiết kiệm năng lượng do giảm nhu cầu về dữ liệu thời gian thực và thời gian xử lý của mô hình.
Khái niӋm vӅ WtQKWRiQÿӝng lӵc hӑc chҩWOѭX
CFD là mӝWOƭQKYӵc khoa hӑc sӱ dөQJFiFSKѭѫQJSKiSVӕ kӃt hӧp vӟi công nghӋ mô phӓQJWUrQPi\WtQKÿӇ giҧi quyӃWFiFEjLWRiQOLrQTXDQÿӃn các yӃu tӕ chuyӇQÿӝng cӫDP{LWUѭӡQJÿһc tính lý hóa cӫa các quá trình trong môi WUѭӡQJÿDQJ[pWÿһc tính sӭc bӅn cӫDP{LWUѭӡQJÿһc tính nhiӋWÿӝQJÿһFWtQKÿӝng hӑFKD\ÿһFWtQKÿӝng lӵc hӑc hoһFNKtÿӝng lӵc hӑFôSKө thuӝc vào tӯQJÿӕLWѭӧng và phҥm vi cө thӇ cӫa tӯng vҩQÿӅ, tӯQJOƭQKYӵc khoa hӑc mà CFD có thӇ ӭng dөQJÿѭӧc
&)'ÿѭӧc các kӻ VѭYjQKjNKRDKӑc sӱ dөQJÿӇ hiӇu, dӵ ÿRiQYjWKLӃt kӃ cho dòng chҩt lӓng trong các hӋ thӕng CFD cung cҩSÿѭӧFFiFѭӟc tính chӍnh xác vӅ các dҥng dòng chҧy, tәn thҩt áp, lӵFWiFÿӝng lên các vұt thӇ WURQJOѭXFKҩt, sӵ phân bӕ nhiӋt ÿӝ hay sӵ WKD\ÿәi thành phҫn chҩt lӓng trong hӋ thӕng CFD có khҧ QăQJOұp lҥi mô hình vҩQÿӅ dòng chҩt lӓng trong không gian hai chiӅu hoһc ba chiӅu phө thuӝc vào thӡi gian Các công thӭc toán hӑc cho tӯng loҥi dòng chҧ\NKiFÿѭӧF[iFÿӏQKQKѭGzQJFKҧy mӝt pha, nhiӅXSKDNK{QJÿҷng nhiӋt và dòng phҧn ӭng Thông sӕ chҩt lӓQJQKѭÿӝ
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 8 nhӟt, khӕLOѭӧQJULrQJÿѭӧc thiӃt lұSWURQJP{KuQK&iFSKѭѫQJWUuQKÿѭӧc giҧi bҵng cách sӱ dөng các công thӭc phҫn tӱ hӳu hҥn
Trên thӵc tӃ&)'ÿѭӧc ӭng dөng rӝng rãi tӯ các ngành khoa hӑc tiên tiӃn và công nghӋ FDRÿӃn các ngành khoa hӑc phөc vө GkQVLQK6DXÿk\OjQKӳQJOƭQKYӵc nәi bұt Pj&)'ÿyQJYDLWUzQKѭF{QJFө hӳu hiӋXÿӇ nghiên cӭu và phát triӇn không thӇ thiӃu
- &ѫKӑc chҩWOѭXYjWKӫ\NKtÿӝng lӵc hӑc
- Và cũn nhiӅXOƭQKYӵc khỏc nӳDô
Hình 2.1 M͡t s͙ hình ̫nh ͱng dͭng cͯa CFD a S͵ dͭng $QV\VIOXHQWÿ͋ mô ph͗ng mô hình [HÿXDE0{SK͗QJGzQJQ˱ͣc trong van b̹ng Ansys; c Mô ph͗ng lu͛ng gió qua ṱm pin
QăQJO˱ͫng m̿t trͥi b̹ng ph̯n m͉m Comsol
2.1.3 7tQKWRiQÿӝng lӵc hӑc chҩWOѭXWURQJNrQKGүQYLOѭX
/ƭQKYӵFYLOѭXÿmÿѭӧc phát triӇn khi các nhà kӻ VѭYjFiFQKjNKRDKӑc khám phá nhӳng cách thӭFÿӇ khai thác các công nghӋ chӃ tҥRÿѭӧc phát triӇn bӣi ngành công nghiӋSYLÿLӋn tӱ Nhӳng công nghӋ Qj\ÿmFKRSKpSFiFYLFҩu trúc phӭc tҥp tích hӧp vӟi các hӋ thӕQJÿLӋn tӱ và chӃ tҥo hàng loҥt vӟi chi phí thҩp Các thiӃt bӏ FѫNKtVӱ dөng công nghӋ Qj\ÿӇ chӃ tҥRÿѭӧc gӑi là hӋ thӕQJYLFѫÿLӋn tӱ (MEMS) Trong khi các thiӃt bӏ chҩt lӓQJÿѭӧc gӑi là hӋ thӕQJYLOѭXKRһc thiӃt bӏ ³ODE-on-a-FKLS´0ӝt mô tҧ thích hӧp vӅ các hӋ thӕQJYLP{Qj\WKѭӡng yêu cҫu kӃt hӧp nhiӅu ҧQKKѭӣng vұt lý Ӣ quy mô vi mô, các ҧQKKѭӣng vұt lý khác nhau trӣ nên quan trӑQJÿӕi vӟi nhӳng WiFÿӝQJYѭӧt trӝi ӣ TX\P{YƭP{&iFWKXӝc tính tӍ lӋ vӟi thӇ tích cӫa hӋ thӕng (ví dө
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 10 QKѭTXiQWtQKWUӣ nên ít quan trӑQJKѫQVRYӟi các thuӝc tính quy mô theo diӋn tích bӅ mһt cӫa hӋ (chҷng hҥQQKѭÿӝ nhӟt và sӭFFăQJEӅ mһW'RÿyGzQJFKҧy cӫa chҩt lӓng WKѭӡng là chҧy tҫng và sӵ di chuyӇn hóa hӑFWKѭӡng bӏ bҥn chӃ bӣi sӵ khuӃch tán Khi các hӋ thӕQJÿѭӧc thu nhӓ KѫQFiFÿѭӡQJÿi tӵ do trung bình cӫa chҩt lӓng có thӇ trӣ QrQWѭѫQJÿѭѫQJYӟLNtFKWKѭӟc cӫa hӋ thӕng và các ҧQKKѭӣng trӣ nên quan trӑng khi sӕ Knudsen vӯa phҧi (Knudsen là tӹ sӕ giӳDÿѭӡQJÿLWӵ do trung bình vӟLNtFKWKѭӟc hӋ thӕng), vүn có thӇ sӱ dөQJSKѭѫQJWUuQK1DYLHU6WRNHVÿӇ giҧi dòng chҧy, tuy nhiên cҫn phҧLFyFiFÿLӅu kiӋQELrQWUѭӧWÿһc biӋt
HoҥWÿӝng nghiên cӭXYLOѭXÿDQJWKD\ÿәi các quy trình chҭQÿRiQ\WӃ QKѭSKkQ WtFK'1$YjQyÿDQJWK~Fÿҭy sӵ phát triӇn cӫa các sҧn phҭPWKѭѫQJPҥi thành công
ViӋc sӱ dөQJ&)'ÿӇ nghiên cӭu các dòng chҧ\YLOѭXKRһc nhӓ KѫQÿmÿѭӧc sӱ dөng Trong phҫn mӅm Comsol Multiphysics các mô-ÿXQYLOѭXFyPӝt loҥt các công cө ÿӇ giҧi quyӃt nhӳng thách thӭc cө thӇ cӫa viӋc mô hình hóa các dòng vi mô và nano Ngoài các công cө tiêu chuҭQÿӇ mô hình hóa dòng chҩt lӓng, các giao diӋn giӳa các cҩt lӓng có thӇ ÿѭӧc mô hình hóa bҵng các giao diӋn Level Set, Phase Field, và Moving Mesh Interfaces, cho phép mô hình hóa sӭFFăQJEӅ mһt và dòng chҧy nhiӅu pha ӣ quy P{YLP{Ĉӕi vӟi dҥng pha loãng, chuyӇQÿәi hóa hӑc và phҧn ӭng có thӇ mô hình hóa
Hình 2.2 CFD trong mô ph͗ng các thi͇t b͓ YLO˱XD7KL͇t k͇ m̩FKYLO˱XYjP{KuQK
Comsol cho quá trình tr͡n; b Thi͇t b͓ vi O˱XWU͡n ch̭t l͗ng
0RGXOYLOѭXOjWұp hӧp các giao diӋn vұt lý phù hӧSÿӇ mô phӓng các thiӃt bӏ vi OѭX1yFyPӝt loҥt các công cө ÿӇ giҧi quyӃt các vҩQÿӅ cө thӇ cӫa viӋc mô hình hóa FiFGzQJNtFKWKѭӟc vi mô và nano Ngoài ra nó còn có sҹn các giao diӋn vұt lý giҧi quyӃt dòng chҧy tҫng, dòng chҧy nhiӅu pha
2.2 &ѫVӣ lý thuyӃt cӫa sӵ chuyӇQÿӝQJYLOѭX
Có rҩt nhiӅu cách thiӃt lұSFNJQJQKѭÿLӅu kiӇn hӋ thӕQJYLOѭX1Jѭӡi ta phân ra làm hai loҥi hӋ thӕng thuӝc vӅ FѫNKtYjKӋ thӕng không thuӝc vӅ FѫNKt&iFSKѭѫQJSKiSFNJQJQKѭѭXQKѭӧFÿLӇPÿѭӧc thӇ hiӋn trong BҧQJErQGѭӟi:
B̫ng 2.1 LFWiFÿ͡QJÿ˱ͫc s͵ dͭQJÿ͋ ÿL͉u khi͋n chuy͋Qÿ͡ng cͯDO˱XFK̭t [18]
Dòng chҧ\YLOѭX nhiӅu pha ѬXÿLӇm 1KѭӧFÿLӇm
+ Linh hoҥt KyNKăQNKLFKLD tӹ lӋ BiӃn dҥQJFѫKӑc
+ LӵFWiFÿӝng lӟn và phҧn hӗi nhanh
+ Có thӇ kiӇm soát vòng quay và tӕc ÿӝ dòng chҧy
9{Kѭӟng và ҧnh Kѭӣng bӣi mұWÿӝ chҩt lӓng Ĉӝ nhӟt
+ Trӵc tiӃp và thiӃt kӃ ÿѫQJLҧn
+ Không tiӃp xúc giӳa thiӃt bӏ truyӅn ÿӝng và chҩt lӓng Áp suҩt thҩp
BiӃn thiên áp suҩt khí
- Có khҧ QăQJ mӣ rӝng và áp suҩt lӟn Ĉӝ dүQÿLӋn liên tөc YjÿLӋn áp cao Ҧnh
- Linh hoҥt trong ÿLӅu khiӇn và phҧn ӭng nhanh
Yêu cҫu dүQÿLӋn liên tөc, yêu cҫXFyÿLӋn WUѭӡng và tӯ WUѭӡng
++ Khҧ QăQJPӣ rӝng và tích hӧp
Bão hòa góc tiӃp xúc
++ Khҧ QăQJPӣ rӝng và tích hӧp
++ Khҧ QăQJPӣ rӝng và tích hӧp
Yêu cҫu vұt liӋu quang hӑc Mao dүn khuӃch tán
++ Khҧ QăQJPӣ rӝng và tích hӧp
Khu vӵFED\KѫL lӟn và nhiӋWÿӝ cao
Quá trình cân bҵng chұm
Mẫu hình nhiễu pha hỗn hợp được tạo ra do sự hiện diện của một mặt phân pha rắn trên ranh giới giữa hai pha lỏng Hiện tượng này có thể xảy ra trong hai trường hợp: khi mặt phân pha rắn di chuyển chậm trên ranh giới giữa hai pha, và khi mặt phân pha rắn trực tiếp đi qua giữa hai pha trên một đường thẳng Ranh giới giữa phân pha A và B có thể được mô tả bằng phương trình: $\overline{\Delta G} = \gamma _1 \Delta x_1 + \gamma_{11} + \gamma_2 \Delta x_2 + \gamma_{22}$, trong đó $\Delta G$ là sự thay đổi năng lượng tự do của hệ thống, $\gamma_1$ và $\gamma_2$ là năng lượng mặt riêng của ranh giới phân pha A và B, $\Delta x_1$ và $\Delta x_2$ là độ dày của ranh giới phân pha A và B, $\gamma_{11}$ và $\gamma_{22}$ là năng lượng đàn hồi của ranh giới phân pha A và B.
WURQJÿyߪ Ojÿӝ FăQJEӅ mһt giӳDKDLSKDWtQKWKHRÿѫQYӏ lӵc trên mӝWÿѫQYӏ chiӅu dài) ܲ và ܲ WѭѫQJӭng là áp suҩWWURQJOѭXFKҩt A và B ߤ và ߤ Ojÿӝ nhӟWÿӝng lӵc hӑc trong chҩt lӓng A và B ܴ và ܴ là bán kính cong cӫDÿӝ cong cӫa bӅ mһt ݁ và ݁ ௧ lҫQOѭӧt là thành phҫQYHFWRUÿѫQYӏ WKHRSKѭѫQJSKiSWX\Ӄn và tiӃp tuyӃn vӟi bӅ mһt giao diӋn tҥLÿLӇPÿDQJ[pW
Tӯ SKѭѫQJWUuQKWDFyWKӇ viӃt lҥLWKHRKѭӟng pháp tuyӃn (2.2) và tiӃp tuyӃn (2.3) vӟi ranh giӟi mһWSKkQSKDQKѭVDX ܲ െ ܲ ߪ ൬ ͳ ܴ ͳ ܴ ൰ ൌ ʹߤ ݁ ሬሬሬሬԦ ߲ሺݑ ሻ ߲݊ െ ʹߤ ݁ ሬሬሬሬԦ ߲ሺݑ ሻ ߲݊
(2.3) vӟi ݊ và ݐ cho biӃWSKѭѫQJSKiSWX\Ӄn và tiӃp tuyӃn vӟi bӅ mһt phân cách Trong khi ÿLӅu kiӋn biên ӭng suҩt pháp tuyӃn có thӇ ÿѭӧc thӓa mãn tҥi bӅ mһt phân cách giӳa hai chҩt lӓng ӣ trҥng thái nghӍWKuÿLӅu kiӋn biên ӭng suҩt tiӃp tuyӃn yêu cҫu chҩt lӓng phҧi chuyӇQÿӝng Theo công thӭc (2.2) và (2.3) thì thành phҫQWKHRSKѭѫQJSKiSWX\Ӄn cӫa
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 14 sӭFFăQJEӅ mһt các biӃn thӇ không gian cӫa sӭFFăQJEӅ mһWWKHRSKѭѫQJWLӃp tuyӃn dӑc theo bӅ mһt phân cách ቀ డఙ డ௧ቁ FKtQKOjÿӝng lӵc gây ra chuyӇQÿӝng cӫDOѭXFKҩt
Các lӵFWiFÿӝng truyӅQÿӝng chҩt lӓng bҵQJFiFKWKD\ÿәi các biӃn thӇ không gian cӫa sӭFFăQJEӅ mһt Các biӃn thӇ này có thӇ ÿѭӧc tҥo ra bӣi các nguyên tҳc khác nhau QKѭPDRGүn nhiӋt, mao dүQÿLӋn, mao dүn khuӃch tán, hoһc mao dүQTXDQJÿѭӧc thӇ hiӋn ӣ hình 2.1
Hình 2.3 Bi͇n thiên sͱFFăQJÿL͉u khi͋QO˱XFK̭t: (a) mao d̳n nhi t, (b) mao d̳QÿL n, (c) mao d̳n khu͇ch tán (X và Y là ch̭t hòa tan vͣi kh̫ QăQJOjP˱ͣt khác nhau), và (d) mao d̳n quang [18]
7URQJÿyPDRGүn nhiӋt là mӝt trong nhӳng kӻ thuұt phә biӃn nhҩWÿӇ tҥo ra biӃn thiên sӭFFăQJEӅ mһWéWѭӣng sӱ dөng biӃn thiên nhiӋWÿӝ QKѭPӝt lӵFWiFÿӝQJÿm ÿѭӧFÿӅ xuҩWÿҫu tiên bӣi %RXDVVH>@QJѭӡLÿmOjPQyQJSKҫQGѭӟi cӫa dây kim loҥi, KѫLQJKLrQJOrQWUrQÿӇ ÿҭy mӝt giӑt chҩt lӓng di chuyӇn lên trên Ông chӍ ra rҵng dòng chҩt lӓng thông qua hӋ thӕng làm nóng mӝWÿҫu sӁ gây ra sӵ WKD\ÿәi sӭFFăQJEӅ mһt cӫa chҩt lӓng tҥo ra ӭng suҩt mao dүn nhiӋt Trong nghiên cӭu này, biӃn thiên nhiӋWÿӝ
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 15 ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭPӝWWiFÿӝQJErQQJRjLÿӇ tҥo ra chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓng trong kênh dүQYLOѭX
2.4 HiӋQWѭӧQJÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt
Giӑt chҩt lӓng di chuyӇn trong mӝt kênh dүQGѭӟLWiFÿӝng cӫa biӃn thiên nhiӋWÿӝ do sӵ biӃQÿәi cӫa sӭFFăQJEӅ mһt theo nhiӋWÿӝ HiӋQWѭӧng này gӑLOjÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt SӭFFăQJEӅ mһWÿѭӧc coi là mӝt hàm tuyӃn tính cӫa nhiӋWÿӝ [20] và nó có thӇ ÿѭӧc mô tҧ QKѭVDX ߪ ൌ ߪ െ ߛ ் ൫ܶ െ ܶ ൯ (2.4) WURQJÿyߪ Ojÿӝ FăQJEӅ mһt ӣ nhiӋWÿӝ tham chiӃu ܶ HӋ sӕ cӫa sӭFFăQJEӅ mһt ߛ ் là sӵ WKD\ÿәi sӭFFăQJEӅ mһt so vӟi sӵ WKD\ÿәi nhiӋWÿӝ Ӣ ÿk\QyFyWKӇ ÿѭӧc viӃt lҥi: ߛ ் ൌ െ߲ߪ ߲ܶ
Công thӭFWUrQOjÿLӇn hình cӫa hҫu hӃt các chҩt lӓng mà sӭFFăQJEӅ mһt giҧm vӟi nhiӋW ÿӝ QJj\ FjQJ WăQJ Ĉӝ lӟQ WKѭӡng nҵm trong khoҧng tӯ ͲǤͲͳ െ ͲǤͳ݉ܰȀሺ݉Ǥ ܭሻ [29] Sӵ WKD\ÿәi sӭFFăQJEӅ mһt trên bӅ mһt chҩt lӓng gây ra ӭng suҩt cҳt trên các chҩt lӓng lân cұn ӣ hai bên bӅ mһWSKkQFiFKWKѭӡng là tӯ biӃn thiên nhiӋWÿӝ FDRKѫQPһt nóng) vӅ phía nhiӋWÿӝ thҩSKѫQPһt lҥQK'RÿyJLӑt chҩt lӓng sӁ di chuyӇn tӯ phía nóng sang phía lҥQKYjÿѭӧc gӑi là hiӋu ӭng Marangoni [21] Tuy nhiên, sӭFFăQJEӅ mһt là mӝt lӵc cөc bӝ tҥi bӅ mһt phân cách, và mao dүn nhiӋt có thӇ dүQÿӃn sӵ mҩt әn ÿӏnh riêng cӫDQyĈӕi vӟi bӅ mһWSKkQFiFKQѭӟc/dҫXSKѭѫQJWUuQKFyWKӇ ÿѭӧc viӃt lҥi thành: ߤ ௪ ቆ݁ሬሬሬԦ ௧ ߲ሺݑ ௧ ሻ ௪ ߲݊ ݁ሬሬሬሬԦ ߲ሺݑ ሻ ௪ ߲ݐ ቇ െ ߤ ቆ݁ሬሬሬԦ ௧ ߲ሺݑ ௧ ሻ ߲݊ ݁ሬሬሬሬԦ ߲ሺݑ ሻ ߲ݐ ቇ ൌ െ߲ߪ ߲ݐ
Ĉѭӡng tiӃS[~Fÿӝng
Ĉӕi vӟLOѭXFKҩt có thӇ WtFKYjÿLӅu kiӋn bӅ mһt rҳQ[iFÿӏQKÿѭӧFÿһFWUѭQJEӣi ba pha: lӓng ± khí, rҳn ± lӓng và rҳn ± khí Khi cҧ ba pha kӃt hӧp vӟi nhau tҥi mӝWÿѭӡng thҷng, hiӋQWѭӧQJQj\ÿѭӧc gӑi là mӝWÿѭӡng tiӃp xúc Trong hӋ tӑDÿӝ hai chiӅXÿѭӡng Qj\OjÿLӇm tiӃp xúc hoһFÿLӇm nӕLEDSKDQKѭKuQKD7URQJPӝt ӕng mao dүn, bӅ mһt phân cách lõm và lӗLÿѭӧc tҥRUDNKLÿә ÿҫy chҩt lӓng kӷ Qѭӟc hoһFѭXQѭӟFWѭѫQJ ӭQJQKѭKuQKE
Hình 2.4 S chuy͋Qÿ͡ng cͯa ch̭t l͗ng vͣi bi͇n thiên nhi Wÿ͡ trên m̿t r̷n (a) và bên trong ͙ng mao d̳n (b)
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 17 Góc tiӃp xúc ߮ xuҩt hiӋn khi giӑt chҩt lӓng hoһc nút tiӃp xúc vӟi chҩt rҳn và khí, QKѭKuQK.tFKWKѭӟc cӫa góc tiӃp xúc liên quan trӵc tiӃSÿӃn sӵ WKD\ÿәLQăQJOѭӧng tӵ GRÿѭӧF[iFÿӏnh bӣi lӵc cân bҵng giӳa các ӭng suҩt bӅ mһt tҥLÿѭӡng tiӃS[~FĈӝ cong cӫa giӑt chҩt lӓQJÿѭӧc gây ra là do sӵ khác biӋt giӳa sӭFFăQJEӅ mһt Sӵ cân bҵng sӭFFăQJWҥi bӅ mһWSKkQFiFKÿѭӧc mô tҧ bҵQJSKѭѫQJWUuQKFӫa Young [31]: ߪ ௦ ൌ ߪ ௦ ߪ ܿݏ߮ (2.7) WURQJÿy1PELӇu thӏ sӭFFăQJEӅ mһt giӳa hai pha; chӍ sӕ s, g, l ÿҥi diӋQWѭѫQJӭng cho chҩt rҳn (solid), khí (gas) và lӓng (liquid) Góc tiӃS [~F WURQJ SKѭѫQJ WUuQK Fӫa
@WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ xác ÿӏnh tính chҩWWUѭӧt cӫa chҩt lӓng ӣ bӅ mһt rҳQĈӕi vӟi cҧ chҩt lӓQJYjNKtÿLӅu kiӋn biên Navier tәQJTXiWOLrQTXDQÿӃn ӭng suҩt cҳt trong chҩt lӓng vӟLÿӝ GjLWUѭӧt tҥi bӅ mһt rҳn là: ߂ݑௌௗ̴ௌ௨ ൌ ݑ ௨ௗ െ ݑௌௗ̴ௌ௨ ൌ ܾ߲ݑ ௨ௗ ሺݖሻ ߲ݖ ቤ ௌௗ̴ௌ௨
(2.9) WURQJÿy߂ݑௌௗ̴ௌ௨ là vұn tӕc ӣ bӅ mһt rҳn, ݑ ௨ௗ OjWUѭӡng vұn tӕc trong chҩt lӓng, ݑௌௗ̴ௌ௨ là vұn tӕc cӫa bӅ mһt rҳn và ݖ OjKѭӟng pháp tuyӃQÿӕi vӟi bӅ mһt
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 19 rҳQĈLӅu quan trӑng cҫQOѭXêӣ ÿk\OjWUѭӡng vұn tӕc trong chҩt lӓng sӁ bӏ JLiQÿRҥn tҥi z = 0, vì vұy giӟi hҥn cӫa ]ĺ bӅ mһt rҳn phҧLÿѭӧFÿiQKJLiWӯ mһt chҩt lӓng cӫa bӅ mһt rҳn, chӭ không phҧi mһt rҳQĈӝ GjLWUѭӧt b là hҵng sӕ cho bҩt kǤ cһp chҩt lӓng rҳn QjRQKѭQJFyWKӇ WKD\ÿәLÿiQJNӇ ÿӕi vӟi các cһp chҩt lӓng và chҩt rҳn khác nhau ViӋc [iFÿӏQKÿӝ GjLWUѭӧWQj\OjNKyNKăQYjSKҧLÿѭӧc thӵc hiӋn thông qua các thí nghiӋm hoһc mô phӓQJÿӝng lӵc phân tӱĈӝ lӟn cӫa nó chӫ yӃu phө thuӝFYjRÿӝ thҩPѭӟt bӅ mһWÿӝ nhám cӫa bӅ mһt rҳn và loҥi dòng chҧy cӫa chҩt lӓQJ.tFKWKѭӟc cӫDÿӝ dài WUѭӧt b bҵng mӝWYjLQDQRPHW>@ĈӃn nay, vүn còn rҩt ít dӳ liӋXÿӅ cұSÿӃn giá trӏ chính xác cӫDÿӝ GjLWUѭӧt Mӝt trong nhӳng nguӗn dӳ liӋu là kӃt quҧ tӯ các thí nghiӋm cӫD 3 7DEHOLQJ >@ ÐQJ ÿm QJKLrQ Fӭu hiӋQ WѭӧQJ WUѭӧt bҵng kӻ thuұt
Nanovelocimetry Ngoài ra, trong các mô phӓQJÿӝng hӑc phân tӱ cӫa Thompson và
Tiêu chuẩn cơ sở cho phép xác định giá trị nhiệt lượng của nhiên liệu theo từng cấp chất lượng theo công thức Qci = a + bW + cA + dA2 (2.10).
WURQJÿyܾ là hҵng sӕ ÿӝ GjLWUѭӧWÿѭӧc tìm thҩy ӣ các giá trӏ thҩp cӫa tӕFÿӝ WUѭӧt ߛሶ, ߛሶ là tӕFÿӝ WUѭӧt mà tҥLÿyÿӝ GjLWUѭӧt bӏ phá vӥ Tӯ KuQKÿӝ GjLWUѭӧWÿҥi diӋn cho mӝt khoҧng cách bên trong chҩt rҳn mà vұn tӕc phҧLÿѭӧc ngoҥLVX\ÿӇ ÿҥWÿӃn zero và nҵm trong khoҧng tӯ 0 ÿӃn ĈLӅu kiӋn ranh giӟLNK{QJWUѭӧt tiêu chuҭQWѭѫQJӭng vӟi b = 0YjÿLӅu kiӋn ranh giӟLWUѭӧt hoàn hҧRWѭѫQJӭng vӟi E 7URQJWUѭӡng hӧp phә biӃn nhҩWÿӝ GjLWUѭӧt b là hӳu hҥn và liên kӃt vӟi vұn tӕFWUѭӧWGѭѫQJFiLJӑi là WUѭӧt mӝt phҫn Cҫn phân biӋt ba tình huӕng khác nhau cho mӝWÿLӅu kiӋn biên vì các ÿӝng lӵc chҩt lӓng tҥi bӅ mһWSKkQFiFKÿѭDUDFiFWKDQJÿRFKLӅu dài khác nhau
Hình 2.5 Gi̫LWKtFKFKRÿ͡ GjLWU˱ͫt b (Maxwell-Navier) Ĉӕi vӟi mӝt giӑt chҩt lӓng Newton di chuyӇn trên mӝt bӅ mһt rҳQÿLӅu kiӋn biên NK{QJWUѭӧt ӣ bӅ mһt phân cách rҳn/lӓng có thӇ [XQJÿӝt vӟLFiF ÿѭӡng tiӃp xúc di chuyӇn [25 ± @.KLÿѭӡng tiӃp xúc di chuyӇn, mӝt lӵc kǤ dӏ xҧy ra ӣ mӝt bӅ mһt phân cách chҩt lӓng / rҳn trong vùng lân cұn cӫDJyF5D\OHLJKĈӇ khҳc phөc vҩQÿӅ Qj\ÿLӅu kiӋQELrQWUѭӧWÿѭӧFiSÿһt tҥi mӝt bӅ mһt phân cách rҳn / lӓng có thӇ ÿѭӧc sӱ dөQJQKѭ mӝWFiFKÿӇ loҥi bӓ ÿLӇm kǤ dӏ phát sinh trong chuyӇQÿӝng cӫDÿѭӡng tiӃp xúc [25 ± 26]
Theo nhӳng nghiên cӭu mӟi nhҩt, có rҩt nhiӅXSKѭѫQJSKiSWtQKWRiQÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ giҧi quyӃt các vҩQÿӅ OLrQTXDQÿӃn tính chҩt di chuyӇn cӫa chҩt lӓng trong các kênh dүn LuұQYăQQj\ÿӅ cұp ngҳn gӑQEDSKѭѫQJSKiSVӕ quan trӑQJOjSKѭѫQJSKiS bҧRWRjQÿӏnh mӭF&/6SKѭѫQJSKiS/DJUDQJH(XOHULDQ$/(YjOӵFFăQg bӅ mһt liên tөc (CSF)
3KѭѫQJSKiSEҧRWRjQÿӏnh mӭFÿѭӧFÿӅ xuҩt lҫQÿҫu bӣi Osher và Sethian trong
>@QKѭOjPӝWSKѭѫQJSKiSÿѫQJLҧQÿӇ phân tích và tính toán chuyӇQÿӝng cӫa mӝt bӅ mһt tӵ GR3KѭѫQJWKӭFQj\ÿҥi diӋn cho mӝWÿѭӡng bao hoһc bӅ mһt bҩt kì là tұp hӧp
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 21 mӭc 0 cӫa mӝt hàm khoҧng cách có dҩXÿѭӧc gӑLOjKjPÿӏnh mӭc (LSF) ChuyӇQÿӝng cӫa bӅ mһWÿѭӧc khӟp vӟi bӝ mӭc không cӫD/6)YjSKѭѫQJWUuQKYLSKkQWӯng phҫn giá trӏ EDQÿҫX/6)WѭѫQJWӵ QKѭSKѭѫQJWUuQK+DPLOWRQ± Jacobi MһFGSKѭѫQg pháp thiӃt lұp mӭFÿӝ Fyÿӝ linh hoҥWFDRQKѭQJQyEӏ giӟi hҥn bӣi vҩQÿӅÿyOjWKXұt toán thiӃt lұSÿӏnh mӭc chұPYuEѭӟc thӡi gian bӏ giӟi hҥQĈӇ giҧi quyӃt nhӳng vҩQÿӅ này, ÿһc biӋWOjÿӕi vӟLGzQJKDLSKDNK{QJQpQÿѭӧc, chúng ta sӱ dөQJSKѭѫQJSháp bҧo WRjQÿӏnh mӭFÿѭӧc phát triӇn bӣi Olsson
Lagrange Eulerian tùy ý (ALE) là mӝt công thӭc phҫn tӱ hӳu hҥQWURQJÿyKӋ quy chiӃu tính toán không phҧi là cӕ ÿӏnh vӟLOѭӟi hoһc gҳn liӅn vӟi vұt liӋX3KѭѫQJSKiS
$/(ÿѭӧc phát triӇn nhҵm kӃt hӧp các ѭXÿLӇm cӫa cҧ /DJUDQJHYj(XOHULDQÿӗng thӡi giҧm rҩt nhiӅXQKѭӧFÿLӇPPjSKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ hӳu hҥn Largrangian và Eulerian truyӅn thӕng tҥo ra Bҵng cách sӱ dөQJSKѭѫQJSKiS$/(WURQJFiFP{SKӓng sӕOѭӟi tính toán bên trong các miӅn cӫa chҩt lӓng có thӇ di chuyӇQW\êÿӇ tӕLѭXKyDKuQKGҥng cӫa các phҫn tӱ/ѭӟi ӣ các biên và tҥi bӅ mһt phân cách cӫa chҩt lӓng có thӇ di chuyӇn cùng vӟi vұt liӋXÿӃn các khu vӵc khác cӫa mô hình
3KѭѫQJSKiSOӵFFăQJEӅ mһt liên tөF&6)ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ giҧi quyӃt lӵFFăQJ bӅ mһt tҥi bӅ mһWSKkQFiFK0{KuQK&6)ÿѭӧF%UDFNELOOÿӅ xuҩt áp dөQJFKRFiFÿӕi Wѭӧng chҩt lӓng Nó làm giҧm bӟt các ràng buӝc cҩu trúc liên kӃWWUѭӟFÿyWUrQFiFEӅ mһt có tӗn tҥi sӭFFăQJPjNK{QJEӏ mҩWÿLÿӝ FKtQK[iF0{KuQK&6)FNJQJÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ mô phӓng dòng chҩt lӓQJNK{QJQpQÿѭӧFWURQJP{LWUѭӡng trӑQJOѭӧng thҩp, mao dүQYjÿӝQJOѭӧng giӑt chҩt lӓng
2.7.1 3KѭѫQJSKiSEҧRWRjQÿӏnh mӭc (CLS)
3KѭѫQJSKiSEҧRWRjQÿӏnh mӭFWKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ xӱ lý sӵ biӃn dҥng cӫa bӅ mһt phân cách trong suӕt quá trình chuyӇQÿӝng cӫDOѭXFKҩW3KѭѫQJSKiSQj\FNJQJ ÿѭӧc kӃt hӧp vӟi lý thuyӃt Navier-Stokes giҧi quyӃt vҩQÿӅ dòng chҧy hai pha không
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 22 QpQÿѭӧF7URQJSKѭѫQJSKiSQj\PLӅn dung môi dҫXȍ1 và miӅn giӑWQѭӟFȍ2 ÿѭӧc phân cách bҵng bӅ mһt phân cách S(x) vӟi giá trӏ ÿӏnh mӭFĭ *LiWUӏ ÿӏnh mӭFĭ ÿLWӯ ÿӃn 1 vӟLĭOjYQJSKө giӑWQѭӟFȍ2 YjĭOjYQJGXQJP{L dҫXȍ13KѭѫQJWUuQKÿӕLOѭXWҥi mһt phân cách có thӇ ÿѭӧc viӃWQKѭVDX ߲ߔ ߲ݐ ܸ ڄ ߘߔ ൌ ߣߘ ڄ ߝߘߔ െ ߔሺͳ െ ߔሻ ߘߔ ȁߘߔȁ൨ (2.11)
WURQJÿyİ Ojÿӝ dày bӅ mһt phân cách, Ȝ là tham sӕ tái tҥo bӅ mһt và V i là vector vұn tӕFOѭXFKҩt Tham sӕ İ phҧi cùng bұc vӟi kích cӥ nhӳng phҫn tӱ Oѭӟi cӫa mô hình WRiQĈӝ lӟn phù hӧp cӫa tham sӕ ȜOjJLiWUӏ lӟn nhҩt cӫDWUѭӡng vұn tӕc V
Pháp tuyӃn n Yjÿӝ cong ț có thӇ WtQKÿѭӧc tӯ KjPSKDQKѭVDX ݊ ൌ ߘߔ ȁߘߔȁ
Tham sӕ tái tҥo bӅ mһt ȜYjÿӝ dày İ ÿѭӧc tính: ߣ ൌ ͲǤͲͺǡߝ ൌ ͵݁Ȃ Ͷ (2.14)
Hàm sӕ delta, į, tұp trung tҥi bӅ mһt phân cách: ߜ ൌ ȁߘߔȁሾߔሺͳ െ ߔሻሿ (2.15) và hàm sӕ này có giá trӏ khác không
2.7.2 3KѭѫQJSKiS/DJUDQJLDQ± Eulerian (ALE)
Theo thuyết ALE về quá trình chuyển động, chuyển động của vật được chia thành 3 miền chính: miền chuyển động chậm, miền chuyển động nhanh và miền chuyển động giới hạn Trong đó, miền chuyển động chậm là chuyển động gây ra hiện tượng bay hơi, ngưng tụ, đông đặc Miền chuyển động nhanh là chuyển động gây ra hiện tượng nóng chảy, sôi, hóa hơi Miền chuyển động giới hạn là chuyển động không thể gây ra bất kỳ hiện tượng nào.
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 23 QăQJNKiFQKDXĈҫu tiên là miӅn không gian (spacial domain) R F Ĉk\ÿѭӧc xem là miӅQWѭѫQJӭng vӟi biên di chuyӇn MiӅn thӭ hai là miӅn thӵc (material domain) R X , là miӅn vұt chҩt tҥi thӡLÿLӇm t = 0 và sӁ chӭa miӅn không gian tҥi thӡLÿLӇm t MiӅn thӭ ba là miӅn tham chiӃu (referencial domain) R x Ĉk\OjPLӅn cӕ ÿӏnh ChuyӇQÿӝng ALE ÿѭӧc diӉn tҧ qua công thӭc sau: ߲݂ ߲ݐฬ ൌ߲݂ ߲ݐฬ ఞ ߲݂ ߲ݔǤ ܿ ൌ߲݂ ߲ݐฬ ఞ ܿǤ ߘ݂ (2.16)
Mô hình hóa kênh dүQYLOѭX
Mô hình vұWOêÿѭӧc thiӃt lұSQKѭ+uQKӣ ErQGѭӟi MӝWYLNrQKÿѭӧc thiӃt lұp vӟi chiӅu rӝng kênh dүn là W, chiӅu cao là H Mӝt giӑt chҩt lӓQJÿѭӧFÿһt lên bӅ mһt Gѭӟi cӫa vi kênh hình dҥng nӳa hình cҫu vӟi góc tiӃp xúc là ߠ, chiӅu cao lӟn nhҩt cӫa giӑt chҩt lӓng là ݄ , chiӅu dài là 2L Phҫn còn lҥLWURQJNrQKYLOѭXOjGҫu (Hexadecane) ĈLӅu kiӋn nhiӋWÿӝ ELrQWUrQYjGѭӟi bҵng vӟi nhiӋWÿӝ phòng Chúng ta bӓ qua ҧnh Kѭӣng cӫa trӑQJOѭӧng giӑt chҩt lӓQJYuNtFKWKѭӟc giӑt rҩt nhӓ
Hình 3.1 Mô hình v̵t lý cͯa kênh d̳QYLO˱XFKͱa gi͕WQ˱ͣc
Giá trӏ cӫDKjPÿӏnh mӭc tҥi mһt phân cách giӳDQѭӟc và dҫu bҵng 0,5 Giá trӏ cӫa KjPÿӏnh mӭc trong dҫu (miӅn ȳ ଵ YjQѭӟc (miӅn ȳ ଵ ) lҫQOѭӧt là Ͳǡͷ ൏ Ȱ ͳݒͲ Ȱ ൏ Ͳǡͷ Tính chҩt vұt lý cӫDQѭӟc và dҫX+H[DGHFDQHÿѭӧc mô tҧ QKѭWURQJEҧng 1
B̫ng 3.1 Tính ch̭t v̵t lý cͯDQ˱ͣc và dung môi Hexadecane (d̯u) t̩i nhi Wÿ͡ 298K [10]
C P (J/kg.K) 4181,3 499,72 ĈӇ ÿѫQJLҧQKyDEjLWRiQSKѭѫQJWUuQKEҧo toàn khӕLOѭӧQJÿӝQJOѭӧQJYjQăQJ OѭӧQJÿӕi vӟLOѭXFKҩW1HZWRQNK{QJQpQÿѭӧc sӱ dөng và viӃt lҥi trong tӑDÿӝ 2[]QKѭ sau: ߲ݑ ߲ݔ߲ݒ ߲ݖ൨ ൌ Ͳ (3.1) ߩ ߲ݑ ߲ݐ ݑ߲ݑ ߲ݔ ݒ߲ݑ ߲ݖ൨ ൌ െ߲ ߲ݔ ߤ ቈ߲ ଶ ݑ ߲ݔ ଶ ߲ ଶ ݑ ߲ݖ ଶ ܨ ௫ (3.2) ߩ ߲ݒ ߲ݐ ݑ߲ݒ ߲ݔ ݒ߲ݒ ߲ݖ൨ ൌ െ߲ ߲ݖ ߤ ቈ߲ ଶ ݒ ߲ݔ ଶ ߲ ଶ ݒ ߲ݖ ଶ ܨ ௭ (3.3) ߩ ܥ ߲ܶ ߲ݐ ݑ߲ܶ ߲ݔ ݒ߲ܶ ߲ݖ൨ ൌ ݇ ቈ߲ ଶ ܶ ߲ݔ ଶ ߲ ଶ ܶ ߲ݖ ଶ ܳ ௦
(3.4) WURQJÿyݑ ݒݒ là vұn tӕc cӫDOѭXFKҩWWKHRSKѭѫQJ[Yj]ߩ là khӕLOѭӧng riêng cӫa OѭXFKҩt và là áp suҩt; ߤ Ojÿӝ nhӟt cӫDOѭXFKҩt; ܥ là nhiӋt dung riêng; ݇ Ojÿӝ dүn
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 27 nhiӋt; T là nhiӋWÿӝ Ký tӵ ³݅ ൌ dzݓdzݒ݅ ൌ dzdz ÿӇ chӍ Qѭӟc và dҫu ܨ ௫ ݒܨ ௭ lҫQOѭӧt là lӵFFăQJEӅ mһWWKHRSKѭѫQJ[Yj]ܳ ௦ là nguӗn nhiӋt laser
Hai nguӗn nhiӋWÿѭӧc thiӃt lұSSKtDWUѭӟc và sau giӑt chҩt lӓng hoҥWÿӝng theo chu kǤ thӓa mãn quy luұWQKѭVDX ܳ ଵ ൌ ൞ ܳ ଵ ǡ Ͳ ൏ ݐ כ ͳ ʹ Ͳǡͳ ʹ ݐ כ ൏ ͳ
WURQJÿyݐ כ ൌ ௧ ሺଶିଵሻ௧ ಹ là thӡi gian không thӭ nguyên, n là sӕ chu kǤ, ݐ ு là thӡi gian cӫa
1 chu kǤ Hàm bұc thang biӇu diӉn nguӗn nhiӋWÿѭӧc thӇ hiӋn ӣ Hình 2
Hình 3.2 Bi͋Xÿ͛ hàm b̵c thang cͯa hai ngu͛n nhi t ܳ ଵ ݒܳ ଶ
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 28 3KѭѫQJSKiS[iFÿӏnh lӵFFăQJEӅ mһt cӫa giӑt chҩt lӓQJÿѭӧc Brackbill [11] sӱ dөQJÿӇ giҧi quyӃt ӭng suҩWFăQJWҥi bӅ mһWÿy7URQJSKѭѫQJSKiSQj\OӵFFăQJEӅ mһt ÿѭӧF[iFÿӏnh là: ܨ ൌ ߪߢߜ݊ (3.7)
WURQJÿyV là sӭFFăQJEӅ mһt; G là hàm Dirac delta; n là vector pháp tuyӃn cӫa bӅ mһt; và N là biên dҥng bӅ mһt Ӣ ÿk\VӭFFăQJEӅ mһt là mӝt hàm tuyӃn tính theo nhiӋt ÿӝ [12]: ߪ ൌ ߪ െ ߛ ் ሺܶ െ ܶ ሻ (3.8)
WURQJÿy V ref là sӭFFăQJEӅ mһt tҥi nhiӋWÿӝ P{LWUѭӡng T ref và ߛ ் ൌ െ డఙ డ் là hӋ sӕ sӭc FăQJEӅ mһt
3.2 ThiӃt lұSÿLӅu kiӋn biên ĈLӅu kiӋn biên cӫDOѭXFKҩt di chuyӇn trong kênh dүQPLFURÿѭӧF[iFÿӏQKQKѭ sau: ൌ ; డ௨ డ௫ ൌ Ͳ ; డ் డ௫ ൌ Ͳtҥi ݔ ൌ Ͳ và ݔ ൌ ܹ (3.9) ݑ ൌ ݒ ൌ Ͳ ; ܶ ൌ ܶ tҥi Ͳ ൏ ݔ ൏ ܹ, ݖ ൌ ܪ (3.10) ݑ ൌ ݒ ൌ Ͳtҥi Ͳ ൏ ݔ ൏ ݔ ଵ và ݔ ଶ ൏ ݔ ൏ ܹ, ݖ ൌ Ͳ (3.11) ܶ ൌ ܶ tҥi 0 d d x W, z 0 (3.12) WURQJÿyݔ ଵ và ݔ ଶ là vӏ WUtÿLӇm tiӃp xúc cӫa giӑWQѭӟc ĈLӅu kiӋQWUѭӧW1DYLHUÿѭӧFJiQYjRÿѭӡQJSKkQFiFKQѭӟc ± rҳn, dҫu ± rҳn trong kênh dүQYjFySKѭѫQJWUuQKOj ݑ ఛ ൌ ܾ ௦ ߲ݑ ߲ݖ
(3.13) WURQJÿyܾ ௦ là hӋ sӕ WUѭӧt Giá trӏ cӫa hӋ sӕ WUѭӧt ܾ ௦ phө thuӝFYjRÿӝ nhám bӅ mһt và loҥLOѭXFKҩt sӱ dөng [13]
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 29 Tҥi mһt phân cách giӳDQѭӟc ± dҫu phҧi thӓDPmQÿLӅu kiӋn dòng chҧy liên tөc và nhiӋWÿӝ liên tөc QKѭVDX ܸ ௪ ڄ ߘܵ ൌ ܸ ڄ ߘܵ, ܶ ൌ ܶ ௪ (3.14) WURQJÿy ܸ ൌ ݑ݅ ݒ݆
7Uѭӟc khi bҳWÿҫu dùng nguӗn nhiӋt laser, giӑWQѭӟFÿѭӧFÿһt ӣ vӏ trí x 3Htҥi WKjQKGѭӟi cӫa kênh dүn và có nhiӋWÿӝ bҵng nhiӋWÿӝ P{LWUѭӡng Vì vұ\ÿLӅu kiӋn ban ÿҫu cӫa mô hình vұt lý là: ܸ ௪ ሺܺǡ Ͳሻ ൌ ܸ ሺܺǡ Ͳሻ ൌ Ͳ, (3.15) ܶ ሺݔǡ ͲǡͲሻ ൌ ܶ (3.16) ܶ ௪ ሺܺǡ Ͳሻ ൌ ܶ ሺܺǡ Ͳሻ ൌ ܶ (3.17) WURQJÿy ܺ ൌ ݔ݅ ݖ݆
3.3 Tiêu chuҭQOѭӟLYjÿLӅu kiӋn hӝi tө
Hình 3.3/˱ͣLÿL͋n hình và mi͉n tính toán cho m͡t gi͕WQ˱ͣc trong m͡t kênh d̳QYLO˱XYͣi ߠ ൌ ͻͲ và ܮ ൌ ͲǤͷͷ݉݉ vͣi ܹ ൌ ͳͲ݉݉, ܪ ൌ ͳ݉݉, ܰ ா ൌ ʹͲͶ͵ʹ và ܰ ൌ ͵ͲͺͷͶ
Các mô phӓng sӕ ÿѭӧc thӵc hiӋn bҵQJSKѭѫQJSKiSSKҫn tӱ hӳu hҥn vӟi mô hình Oѭӟi thích hӧp Theo lý thuyӃWOѭӟi mӏn phҧLÿѭӧFÿһt gҫn bӅ mһt phân cách trong quá trình di chuyӇn cӫa chҩt lӓQJÿӇ ÿҧm bҧRÿӝ chính xác cӫDSKѭѫQJSKiS7URQJQJKLrQ cӭu này, nhiӅXP{KuQKOѭӟLNKiFQKDXÿmÿѭӧc thӱ nghiӋPÿӇ tìm ra mô hình tӕt nhҩt Ӣ ÿk\6ӱ dөQJOѭӟi Free Triagular vӟi sӕ Oѭӧng các phҫn tӱ (NE) và sӕ bұc tӵ do (N) ÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ ÿiQKJLiFKҩWOѭӧng cӫDP{KuQKOѭӟL/ѭӟLÿLӇn hình cho nghiên cӭu Qj\ÿѭӧc thӇ hiӋQWURQJKuQKQKѭWUrQVӕ phҫn tӱ hӳu hҥn (NE) là 20432 và sӕ bұc
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 30 tӵ GR 1 Oj NtFK WKѭӟF Oѭӟi ӣ bӅ mһt phân cách cӫa giӑt chҩt lӓng là ͳǤʹͷ ൈ ͳͲ ି଼ ݉ YjNtFKWKѭӟFOѭӟi bên trong và bên ngoài giӑt chҩt lӓng là ͳǤͺ ൈ ͳͲ ି଼ ݉
Sӵ hӝi tө ÿѭӧFÿӏQKQJKƭDOjNKҧ QăQJÿҥWÿѭӧc kӃt quҧ mô phӓng sӕ vӟi dung sai FKRWUѭӟF7URQJWtQKWRiQQj\GXQJVDLWѭѫQJÿӕi (A r ) và dung sai tuyӋWÿӕi (A a ÿѭӧc chӑQOjWѭѫQJӭng ͲǤͲͳvà ͳͲ ି %ѭӟc thӡLJLDQÿѭӧc chӑn là ͲǤͲͳ ĈLӅu kiӋn hӝi tө có thӇ ÿѭӧc viӃt thành: ͳ ܰ ቆ หܧ ห ܣ ܣ หܵ หቇ ଶ ଵ ଶ ൏ ͳ
WURQJÿy6OjQJKLӋPWѭѫQJӭng vӟi kӃt quҧ tҥi mӝWEѭӟc thӡi gian nhҩWÿӏnh và E là sai sӕ cho phép cӫa tính toán
3.4 Quy trình mô phӓng
ChuyӇQÿӝng cӫa chҩt lӓng trong mӝt kênh dүQYLOѭXÿѭӧc nghiên cӭu bҵng mô phӓng sӕ Hình 3.2 minh hӑa quá trình mô phӓng sӕ Mөc tiêu cӫa mô hình hóa quy trình ӣ ÿk\OjÿӇ thӵc hiӋn cách mô phӓng mӝt mô hình vұt lý vӟLFiFÿLӅu kiӋQÿҫu vào và nhұQÿѭӧc kӃt quҧ mô phӓng chính xác Trong nghiên cӭu này, quá trình tính toán bao gӗm ba bѭӟc gӗm tiӅn xӱ lý, xӱ lý và hұu xӱ Oê7URQJEѭӟc tiӅn xӱ lý, chúng ta cҫn vӁ mӝt mô hình vұWOêYjVDXÿyFKӑn các module ӭng dөng thích hӧS7URQJEѭӟc xӱ lý, bao gӗPEѭӟc thiӃt lұSFiFÿLӅu kiӋn vұWOêFiFÿһc tính chҩt lӓQJÿLӅu kiӋn miӅn phө, ÿLӅu kiӋQELrQYjÿLӅu kiӋQEDQÿҫu), tҥROѭӟi, khӣi tҥRKjPÿӏnh mӭc, giҧi các tham sӕ vұt lý và kiӇm tra hӝi tө7URQJEѭӟc cuӕi cùng (hұu xӱ lý), chúng ta xuҩt dӳ liӋu mô phӓQJÿӇ nhұn kӃt quҧĈӇ dӵ ÿRiQVӵ di chuyӇn giӑt chҩt lӓng trong mӝt kênh dүn vi OѭX thì phҧi áp dөng ba chӃ ÿӝ ӭng dөng trong Comsol Multiphysics bao gӗm di chuyӇn Oѭӟi (ALE); truyӅn nhiӋt; và module dòng chҧy hai pha, chҧy tҫQJYjÿӏnh mӭc
Hình 3.4 Quy trình mô ph͗ng s͙
&+ѬѪ1* KӂT QUҦ MÔ PHӒNG
4.1 Sӵ chuyӇQÿӝng thuұn nghӏch cӫDOѭXFKҩt trong vi kênh do ҧQKKѭӣng cӫa nguӗn laser
4.1.1 &ѫFKӃ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt
Mô hình giӑt chҩt lӓng trong kênh dүQYLOѭXFyJyFWLӃp xúc ߠ ൌ ͻͲι, ܶ ൌ ʹͻͺܭ, ܮ ൌ ͲǤͷͷ݉݉, ݄ ൌ ͲǤͷͷ݉݉ Hai nguӗn nhiӋWODVHUÿѭӧc sӱ dөQJYjÿһt ӣ vӏ trí cách giӑt chҩt lӓng phía bên trái 1mm và phía bên phҧi 1.5mm vӟi giá trӏ công suҩt khҧo sát là 40mW NguӗQODVHUQj\ÿѭӧFÿLӅu khiӇn tuҫn tӵJLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ nguӗn nhiӋt ܳ ଵ kích hoҥt, nguӗn nhiӋt ܳ ଶ tҳt , giai ÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ nguӗn nhiӋt ܳ ଶ kích hoҥt, nguӗn nhiӋt ܳ ଵ tҳWJLDLÿRҥn ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ nguӗn nhiӋt ܳ ଵ kích hoҥt, nguӗn nhiӋt ܳ ଶ tҳt , hình 4.1
Hình 4.1Ĉ˱ͥQJÿ̻ng nhi t trong kênh d̳QYLO˱XÿmWKL͇t l̵p vͣi ܳ ൌ ͶͲܹ݉ và ܪ ൌ ͳ݉݉ t̩i thͥLÿL͋m: (a) Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, (b) Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, (c) ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ
*LDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, sӵ cân bҵng bӅ mһt dӑc bӅ mһt phân cách giӳDKDLOѭXFKҩt tҥo nên các dòng xoáy bên trong và bên ngoài giӑt chҩt lӓng Phía bên ngoài giӑt chҩt lӓng lӵc mao dүn nhiӋt tҥo ra các xoáy dҫu nhӓ ӣ gҫn bӅ mһt phân cách giӳa giӑt chҩt lӓng và dҫu các dòng xoáy này làm cho dҫu chuyӇQÿӝng thành dòng phía bên ngoài giӑt chҩt lӓng Phía bên trong giӑt chҩt lӓQJFNJQJ[Xҩt hiӋn các xoáy ljPOѭXFKҩt trong giӑt chҩt lӓng duyӇQÿӝng thành dòng, Hình 4.2 Lӵc mao dүn nhiӋWÿѭӧc tәng hӧp tӯ nhӳng dòng xoáy này, bên trái cӫa giӑt chҩt lӓng có nhiӋWFDRKѫQGRJҫn nguӗn laser nên lӵc mao dүn nhiӋt sӁ lӟQKѫQĈLӅu này làm cho xҧy ra sӵ chênh lӋcKÿӝQJOѭӧng nên làm cho giӑt chҩt lӓng dӏch chuyӇn tӯ vùng có nhiӋWÿӝ FDRÿӃn vùng có nhiӋWÿӝ thҩSKѫQ Ӣ thӡLÿLӇPEDQÿҫu, dòng xoáy mao dүn nhiӋWSKtDWUѭӟc giӑWQѭӟc có kích cӥ YjFѭӡng ÿӝ nhӓ Nó sӁ lӟn dҫn khi thӡLJLDQWăQJOrQ6ӵ biӃQÿәi cӫDÿѭӡQJÿҷng nhiӋt theo thӡi gian trong kênh dүQÿmWKLӃt lұp vӟi ܾ ௦ ൌ ͳ݊݉ǡ ܹ ൌ ͳͲ݉݉ݒܪ ൌ ͳ݉݉ ÿѭӧc thӇ hiӋn trong Hình 4.1
Vùng ҧQKKѭӣng nhiӋt ngày càng mӣ rӝQJFiFÿѭӡQJÿҷng nhiӋWOjFiFÿѭӡng cong ÿӗQJWkPĈѭӡQJÿҷng nhiӋt này bӏ uӕn cong mҥnh khi chҥm vào giӑt chҩt lӓQJĈLӅu này xҧy ra do sӵ ÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt ӣ bên trong và ngoài giӑt chҩt lӓQJĈӕi vӟi giai ÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, nguӗn nhiӋt ܳ ଵ NK{QJÿѭӧc kích hoҥt và chӍ kích hoҥt nguӗn nhiӋt ܳ ଶ Ӣ JLDLÿRҥn này, các dòng xoáy lӵc mao dүn nhiӋt ӣ bên phҧi lӟQKѫQJҫn nguӗn nhiӋt ܳ ଶ ) bên trái Sӵ chênh lӋFKÿӝQJOѭӧng mao dүn nhiӋt bên trong chҩt lӓng và sӵ dӏch chuyӇn nghӏch cӫa dòng dҫu qua giӑt chҩt lӓQJOjPÿҭy giӑt chҩt lӓng di chuyӇQQJѭӧc lҥi tӯ bên phҧi sang bên trái (tӯ vùng nhiӋWÿӝ cao sang vùng nhiӋWÿӝ thҩSKѫQ7URQJ tUѭӡng hӧSQj\FiFÿѭӡQJÿҷng nhiӋt cӫa hӋ FNJQJEӏ bҿ cong mҥnh khi tiӃp xúc vӟi giӑt chҩt lӓQJGRÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt gây ra Các dòng xoáy bên trong giӑt chҩt lӓng yӃu KѫQGzQJ[Ri\ErQSKҧi giӑt chҩt lӓng (gҫn nguӗn nhiӋWÿLӅu này tiӃp tөc làm chênh lӋFKÿӝQJOѭӧng nên làm cho giӑt chҩt lӓng dӏch chuyӇn tӯ bên phҧi sang trái GiӕQJQKѭ tính chҩt chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJWURQJJLDLÿRҥQWUѭӟc, vұn tӕc cӫa giӑt chҩt lӓng
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 35 WăQJQKDQKӣ JLDLÿRҥQÿҫu và giҧPÿӅXVDXNKLQyÿҥt giá trӏ lӟn nhҩt Ĉӕi vӟLJLDLÿRҥn WVKLӋQWѭӧng vұt lý cӫa sӵ di chuyӇn mao dүn thuұn cӫa giӑt chҩt lӓQJWѭѫQJ tӵ vӟLJLDLÿRҥQÿҫXWV
Hình 4.2Ĉ˱ͥng dòng và các vùng v̵n t͙c trong kênh d̳QYLO˱XÿmWKL͇t l̵p vͣi ܳ ൌ ͶͲܹ݉ và ܪ ൌ ͳ݉݉ t̩i thͥLÿL͋m: (a) Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, (b) Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, (c) ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ
4.1.2 Sӵ WKD\ÿәi các yӃu tӕ vұt lý cӫa giӑt chҩt lӓng trong kênh dүn Ĉӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc ሺ߂ܶ ଵ ሻ và sau ሺ߂ܶ ଶ ሻbên trong giӑt chҩt lӓQJÿѭӧc thӇ hiӋQWURQJKuQKĈӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc là ߂ܶ ଵ ൌ ܶ ௫ െ ܶ ଵ ÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ phía sau là ߂ܶ ଶ ൌ ܶ ௫ െ ܶ ଶ 7URQJÿyܶ ௫ là nhiӋWÿӝ lӟn nhҩt cӫa giӑt Qѭӟc, ܶ ଵ và ܶ ଶ là nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc và phía sau tҥLÿLӇm tiӃp xúc cӫa giӑWQѭӟc KӃt quҧ cho thҩy, JLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ ÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ WăQJQKDQKEDQÿҫXYjVDXÿyJLҧm dҫn theo thӡi gian Vì thӃ, ҧQKKѭӣng cӫDÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋWÿӃn giӑWQѭӟFFNJQJWăQJ WURQJJLDLÿRҥQÿҫu và giҧm liên tөc theo thӡLJLDQ1KѭQJÿӝ chênh lӋch biӃn thiên nhiӋt ÿӝ ӣ phtDWUѭӟc nhӓ KѫQÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ phta sau Vì vұy, lӵc mao dүn nhiӋt sӁ có WiF ÿӝQJ ÿҭy giӑt chҩt lӓng di chuyӇn trong kênh dүQ YLOѭX*LDL ÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, WѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ QKѭQJÿӝ chênh lӋch biӃn thiên nhiӋWÿӝ ӣ phta sau nhӓ KѫQ ÿӝ biӃn thiên nhiӋW ÿӝ phtD WUѭӟF *LDL ÿRҥn ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ hiӋQ Wѭӧng vұt lê WѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥQÿҫu Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ
Hình 4.3 Ĉ͡ bi͇n thiên nhi Wÿ͡ bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong
WU˱ͥng hͫp bs QPș 0 , W = 10 mm và H = 1 mm
Hình 4.4 (a) thӇ hiӋn sӵ WKD\ÿәi vӏ trí cӫa giӑt chҩt lӓng trong kênh dүn theo thӡi gian Tính chҩt cӫa vұn tӕc chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJ ÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình E7KHRÿyYұn tӕc cӫa giӑt chҩt lӓQJWăQJUҩWQKDQKWURQJJLDLÿRҥQÿҫu và sau khi ÿҥt vұn tӕc lӟn nhҩt thì nó giҧm dҫn Sӕ không thӭ QJX\rQ0DUDJRQL0DÿһFWUѭQJFKR FѭӡQJÿӝ ÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt và nó tӍ lӋ vӟi sӵ chênh lӋch nhiӋWÿӝ bên trong giӑt chҩt lӓng Vì thӃ sӕ Ma sӁ WăQJQKDQKWURQJJLDLÿRҥQÿҫu và giҧm dҫn ӣ mӝt thӡi gian nhҩt ÿӏnh Hình 4.5 biӉu diӉn sӵ chênh lӋch áp suҩt ሺοܲ ൌ ௪ െ ሻ ӣ hai bên giӑt chҩt lӓng và sӵ WKD\ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүn micro Sӵ chênh lӋch áp suҩt ӣ bên trái ¨31) và bên phҧi giӑt chҩt lӓng ¨32)
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 39 lҫQOѭӧWÿҥt giá trӏ kPYjGѭѫQJ+uQKE.Ӄt quҧ mô phӓng cho thҩy góc tiӃp xúc ÿӝQJWKD\ÿәi trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүn micro (Hình 4.5.b) Sӵ WKD\ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng phө thuӝc lӟn vào sӵ chênh lӋch áp suҩt tác dөng lên bӅ mһt phân cách cӫa giӑt chҩt lӓng Góc tiӃp xúc bên trái (ș1) giҧm mҥnh ӣ JLDLÿRҥQÿҫXYjVDXÿyVӁ WăQJQKDQK7URQJNKLÿyJyFWLӃp xúc bên phҧi (ș2) lҥLWăQJ nhanh ӣ JLDLÿRҥQÿҫu và giҧPÿӅu theo thӡi gian Góc ș2 luôn luôn lӟQKѫQJyFș1 do ÿӝ lӟn cӫD¨32 nhӓ KѫQÿӝ lӟn cӫD¨31 Vì ș2 > 90 > ș1 và ı1 > ı2 nên ı2cosș2 ± ı1cosș1
'RÿyOӵc mao dүn nhiӋt cҧn trӣ chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJWURQJWUѭӡng hӧp này
Hình 4.4 (a) V͓ trí và (b) v̵n t͙c cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong tr˱ͥng hͫp bs = 1
Hình 4.5 DĈ͡ chênh l ch áp sṷt bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng và (b) góc ti͇p xúc ÿ͡ng cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥLJLDQWURQJWU˱ͥng hͫp bs QPș 0 , W = 10 mm và H
4.1.3 So sánh vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm
Tiêu chuҭQOѭӟLYjÿLӅu kiӋn hӝi tө
ĈLӅu kiӋn hӝi tө
Sӵ hӝi tө ÿѭӧFÿӏQKQJKƭDOjNKҧ QăQJÿҥWÿѭӧc kӃt quҧ mô phӓng sӕ vӟi dung sai FKRWUѭӟF7URQJWtQKWRiQQj\GXQJVDLWѭѫQJÿӕi (A r ) và dung sai tuyӋWÿӕi (A a ÿѭӧc chӑQOjWѭѫQJӭng ͲǤͲͳvà ͳͲ ି %ѭӟc thӡLJLDQÿѭӧc chӑn là ͲǤͲͳ ĈLӅu kiӋn hӝi tө có thӇ ÿѭӧc viӃt thành: ͳ ܰ ቆ หܧ ห ܣ ܣ หܵ หቇ ଶ ଵ ଶ ൏ ͳ
WURQJÿy6OjQJKLӋPWѭѫQJӭng vӟi kӃt quҧ tҥi mӝWEѭӟc thӡi gian nhҩWÿӏnh và E là sai sӕ cho phép cӫa tính toán.
Quy trình mô phӓng
ChuyӇQÿӝng cӫa chҩt lӓng trong mӝt kênh dүQYLOѭXÿѭӧc nghiên cӭu bҵng mô phӓng sӕ Hình 3.2 minh hӑa quá trình mô phӓng sӕ Mөc tiêu cӫa mô hình hóa quy trình ӣ ÿk\OjÿӇ thӵc hiӋn cách mô phӓng mӝt mô hình vұt lý vӟLFiFÿLӅu kiӋQÿҫu vào và nhұQÿѭӧc kӃt quҧ mô phӓng chính xác Trong nghiên cӭu này, quá trình tính toán bao gӗm ba bѭӟc gӗm tiӅn xӱ lý, xӱ lý và hұu xӱ Oê7URQJEѭӟc tiӅn xӱ lý, chúng ta cҫn vӁ mӝt mô hình vұWOêYjVDXÿyFKӑn các module ӭng dөng thích hӧS7URQJEѭӟc xӱ lý, bao gӗPEѭӟc thiӃt lұSFiFÿLӅu kiӋn vұWOêFiFÿһc tính chҩt lӓQJÿLӅu kiӋn miӅn phө, ÿLӅu kiӋQELrQYjÿLӅu kiӋQEDQÿҫu), tҥROѭӟi, khӣi tҥRKjPÿӏnh mӭc, giҧi các tham sӕ vұt lý và kiӇm tra hӝi tө7URQJEѭӟc cuӕi cùng (hұu xӱ lý), chúng ta xuҩt dӳ liӋu mô phӓQJÿӇ nhұn kӃt quҧĈӇ dӵ ÿRiQVӵ di chuyӇn giӑt chҩt lӓng trong mӝt kênh dүn vi OѭX thì phҧi áp dөng ba chӃ ÿӝ ӭng dөng trong Comsol Multiphysics bao gӗm di chuyӇn Oѭӟi (ALE); truyӅn nhiӋt; và module dòng chҧy hai pha, chҧy tҫQJYjÿӏnh mӭc
Hình 3.4 Quy trình mô ph͗ng s͙
&+ѬѪ1* KӂT QUҦ MÔ PHӒNG
Sӵ chuyӇQÿӝng thuұn nghӏch cӫDOѭXFKҩt trong vi kênh do ҧQKKѭӣng cӫa nguӗn
4.1.1 &ѫFKӃ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt
Mô hình gió chéo trong kênh vuông có: a = 90μm, b = 292μm, δ = 0,55 μm, α = 0,55μm Hai nguồn nhiệt Q1 và Q2 đặt ở vị trí cách gió chéo lần lượt là 1mm phía bên trái và phía bên phải với giá trị công suất khảo sát là 40mW Nguồn xung được điều khiển tuần tự: 0 ≤ t ≤ 4s nguồn nhiệt Q1 kích hoạt, nguồn nhiệt Q2 tắt; giai đoạn 4 ≤ t ≤ 8s nguồn nhiệt Q2 kích hoạt, nguồn nhiệt Q1 tắt; giai đoạn 8 ≤ t ≤ 12s nguồn nhiệt Q1 kích hoạt, nguồn nhiệt Q2 tắt; hình 4.1.
Hình 4.1Ĉ˱ͥQJÿ̻ng nhi t trong kênh d̳QYLO˱XÿmWKL͇t l̵p vͣi ܳ ൌ ͶͲܹ݉ và ܪ ൌ ͳ݉݉ t̩i thͥLÿL͋m: (a) Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, (b) Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, (c) ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ
*LDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, sӵ cân bҵng bӅ mһt dӑc bӅ mһt phân cách giӳDKDLOѭXFKҩt tҥo nên các dòng xoáy bên trong và bên ngoài giӑt chҩt lӓng Phía bên ngoài giӑt chҩt lӓng lӵc mao dүn nhiӋt tҥo ra các xoáy dҫu nhӓ ӣ gҫn bӅ mһt phân cách giӳa giӑt chҩt lӓng và dҫu các dòng xoáy này làm cho dҫu chuyӇQÿӝng thành dòng phía bên ngoài giӑt chҩt lӓng Phía bên trong giӑt chҩt lӓQJFNJQJ[Xҩt hiӋn các xoáy ljPOѭXFKҩt trong giӑt chҩt lӓng duyӇQÿӝng thành dòng, Hình 4.2 Lӵc mao dүn nhiӋWÿѭӧc tәng hӧp tӯ nhӳng dòng xoáy này, bên trái cӫa giӑt chҩt lӓng có nhiӋWFDRKѫQGRJҫn nguӗn laser nên lӵc mao dүn nhiӋt sӁ lӟQKѫQĈLӅu này làm cho xҧy ra sӵ chênh lӋcKÿӝQJOѭӧng nên làm cho giӑt chҩt lӓng dӏch chuyӇn tӯ vùng có nhiӋWÿӝ FDRÿӃn vùng có nhiӋWÿӝ thҩSKѫQ Ӣ thӡLÿLӇPEDQÿҫu, dòng xoáy mao dүn nhiӋWSKtDWUѭӟc giӑWQѭӟc có kích cӥ YjFѭӡng ÿӝ nhӓ Nó sӁ lӟn dҫn khi thӡLJLDQWăQJOrQ6ӵ biӃQÿәi cӫDÿѭӡQJÿҷng nhiӋt theo thӡi gian trong kênh dүQÿmWKLӃt lұp vӟi ܾ ௦ ൌ ͳ݊݉ǡ ܹ ൌ ͳͲ݉݉ݒܪ ൌ ͳ݉݉ ÿѭӧc thӇ hiӋn trong Hình 4.1
Gió biển nhiệt ngày càng mạnh dần khi chúng đi xa hơn khỏi vùng biển nhiệt này Hiệu ứng này là do sự khác biệt về nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài luồng gió biển này, với gradient nhiệt khoảng là 4-10°C Nguồn nhiệt Q1 kích thích và duy trì nguồn nhiệt Q2 Trong quá trình này, các dòng xoáy lực mạnh về phía bên phải luồng gió (chứa nguồn nhiệt Q2) lạnh hơn Sự chênh lệch lực mạnh nhiệt bên trong lồng xoáy và sự chuyển động nghịch của dòng chảy qua lồng xoáy đẩy luồng gió biển di chuyển từ bên phải sang bên trái (từ vùng nhiệt thấp sang vùng nhiệt cao) của hệ thống nhiệt tạo thành Các dòng xoáy bên trong lồng xoáy gió biển được giới hạn bởi gió biển (vùng nguồn năng của gió này tiếp tục làm chênh lệch khiến cho gió biển dịch chuyển từ bên phải sang trái Các đặc tính chuyển động của gió biển và quy luật của gió biển về bản chất là như vậy.
WăQJQKDQKӣ JLDLÿRҥQÿҫu và giҧPÿӅXVDXNKLQyÿҥt giá trӏ lӟn nhҩt Ĉӕi vӟLJLDLÿRҥn WVKLӋQWѭӧng vұt lý cӫa sӵ di chuyӇn mao dүn thuұn cӫa giӑt chҩt lӓQJWѭѫQJ tӵ vӟLJLDLÿRҥQÿҫXWV
Hình 4.2Ĉ˱ͥng dòng và các vùng v̵n t͙c trong kênh d̳QYLO˱XÿmWKL͇t l̵p vͣi ܳ ൌ ͶͲܹ݉ và ܪ ൌ ͳ݉݉ t̩i thͥLÿL͋m: (a) Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ, (b) Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, (c) ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ.
4.1.1 &ѫFKӃ chuyӇQÿӝng cӫa giӑt lѭXFKҩt
Sӵ WKD\ÿәi các yӃu tӕ vұt lý cӫa giӑt chҩt lӓng trong kênh dүn
Ĉӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc ሺ߂ܶ ଵ ሻ và sau ሺ߂ܶ ଶ ሻbên trong giӑt chҩt lӓQJÿѭӧc thӇ hiӋQWURQJKuQKĈӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc là ߂ܶ ଵ ൌ ܶ ௫ െ ܶ ଵ ÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ phía sau là ߂ܶ ଶ ൌ ܶ ௫ െ ܶ ଶ 7URQJÿyܶ ௫ là nhiӋWÿӝ lӟn nhҩt cӫa giӑt Qѭӟc, ܶ ଵ và ܶ ଶ là nhiӋWÿӝ SKtDWUѭӟc và phía sau tҥLÿLӇm tiӃp xúc cӫa giӑWQѭӟc KӃt quҧ cho thҩy, JLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ ÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ WăQJQKDQKEDQÿҫXYjVDXÿyJLҧm dҫn theo thӡi gian Vì thӃ, ҧQKKѭӣng cӫDÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋWÿӃn giӑWQѭӟFFNJQJWăQJ WURQJJLDLÿRҥQÿҫu và giҧm liên tөc theo thӡLJLDQ1KѭQJÿӝ chênh lӋch biӃn thiên nhiӋt ÿӝ ӣ phtDWUѭӟc nhӓ KѫQÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ phta sau Vì vұy, lӵc mao dүn nhiӋt sӁ có WiF ÿӝQJ ÿҭy giӑt chҩt lӓng di chuyӇn trong kênh dүQ YLOѭX*LDL ÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ, WѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ QKѭQJÿӝ chênh lӋch biӃn thiên nhiӋWÿӝ ӣ phta sau nhӓ KѫQ ÿӝ biӃn thiên nhiӋW ÿӝ phtD WUѭӟF *LDL ÿRҥn ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ hiӋQ Wѭӧng vұt lê WѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥQÿҫu Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ
Hình 4.3 Ĉ͡ bi͇n thiên nhi Wÿ͡ bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong
WU˱ͥng hͫp bs QPș 0 , W = 10 mm và H = 1 mm
Hình 4.4 (a) thӇ hiӋn sӵ WKD\ÿәi vӏ trí cӫa giӑt chҩt lӓng trong kênh dүn theo thӡi gian Tính chҩt cӫa vұn tӕc chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJ ÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình E7KHRÿyYұn tӕc cӫa giӑt chҩt lӓQJWăQJUҩWQKDQKWURQJJLDLÿRҥQÿҫu và sau khi ÿҥt vұn tӕc lӟn nhҩt thì nó giҧm dҫn Sӕ không thӭ QJX\rQ0DUDJRQL0DÿһFWUѭQJFKR FѭӡQJÿӝ ÿӕLOѭXPDRGүn nhiӋt và nó tӍ lӋ vӟi sӵ chênh lӋch nhiӋWÿӝ bên trong giӑt chҩt lӓng Vì thӃ sӕ Ma sӁ WăQJQKDQKWURQJJLDLÿRҥQÿҫu và giҧm dҫn ӣ mӝt thӡi gian nhҩt ÿӏnh Hình 4.5 biӉu diӉn sӵ chênh lӋch áp suҩt ሺοܲ ൌ ௪ െ ሻ ӣ hai bên giӑt chҩt lӓng và sӵ WKD\ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүn micro Sӵ chênh lӋch áp suҩt ӣ bên trái ¨31) và bên phҧi giӑt chҩt lӓng ¨32)
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 39 lҫQOѭӧWÿҥt giá trӏ kPYjGѭѫQJ+uQKE.Ӄt quҧ mô phӓng cho thҩy góc tiӃp xúc ÿӝQJWKD\ÿәi trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүn micro (Hình 4.5.b) Sӵ WKD\ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng phө thuӝc lӟn vào sӵ chênh lӋch áp suҩt tác dөng lên bӅ mһt phân cách cӫa giӑt chҩt lӓng Góc tiӃp xúc bên trái (ș1) giҧm mҥnh ӣ JLDLÿRҥQÿҫXYjVDXÿyVӁ WăQJQKDQK7URQJNKLÿyJyFWLӃp xúc bên phҧi (ș2) lҥLWăQJ nhanh ӣ JLDLÿRҥQÿҫu và giҧPÿӅu theo thӡi gian Góc ș2 luôn luôn lӟQKѫQJyFș1 do ÿӝ lӟn cӫD¨32 nhӓ KѫQÿӝ lӟn cӫD¨31 Vì ș2 > 90 > ș1 và ı1 > ı2 nên ı2cosș2 ± ı1cosș1
'RÿyOӵc mao dүn nhiӋt cҧn trӣ chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJWURQJWUѭӡng hӧp này
Hình 4.4 (a) V͓ trí và (b) v̵n t͙c cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong tr˱ͥng hͫp bs = 1
Hình 4.5 DĈ͡ chênh l ch áp sṷt bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng và (b) góc ti͇p xúc ÿ͡ng cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥLJLDQWURQJWU˱ͥng hͫp bs QPș 0 , W = 10 mm và H
So sánh vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm
Các kӃt quҧ mô phӓng phҫQWUѭӟFÿmWKӇ hiӋn ÿѭӧc hӃt các hiӋQWѭӧng, tính chҩt vұt lý mao dүn nhiӋt cӫa giӑWOѭXFKҩt trong kênh dүQĈӇ WăQJWtQKWLQFұy cho kӃt quҧ mô phӓng, viӋc so sánh vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm là cҫn thiӃt Hình 5.6 cho thҩy giӑt chҩt lӓng bӏ chuyӇQÿӝQJÿӏQKKѭӟQJGѭӟi sӵ ÿLӅu khiӇn cӫa nguӗn nhiӋWÿLӅu này vӟi kӃt quҧ mô phӓQJWURQJKuQKDOjWѭѫQJÿӗQJĈLӅu này chӭng tӓ ÿӝ tin cұy cӫa kӃt quҧ mô phӓQJÿmWKӵc hiӋn trong luұQYăQ
Hình 4.6 V͓ trí cͯa gi͕WO˱XFK̭t trong mô hình thc nghi m [27]
ҦQKKѭӣng cӫa công suҩt nguӗn nhiӋWÿӃn sӵ chuyӇQÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓng
Sӱ dөng mô hình giӑt chҩt lӓng trong kênh dүQYLOѭXQKѭEDQÿҫu: góc tiӃp xúc ߠ ൌ ͻͲι, ܶ ܽ ൌ ʹͻͺܭ, ܮ ൌ ͲǤͷͷ݉݉ ݄ ݉ ൌ ͲǤͷͷ݉݉ Hai nguӗn nhiӋWODVHUÿѭӧc sӱ dөng Yjÿһt ӣ vӏ trí cách giӑt chҩt lӓng phía bên trái 1mm và phía bên phҧi 1.5mm LҫQOѭӧt khҧo sát công suҩt nguӗn nhiӋt vӟi giá trӏ 30mW, 40mW, 53mW
Sự thay đổi nhiệt độ theo độ sâu ở vùng biển phân kỳ điển hình được thể hiện trong Hình 5.7 Sự thay đổi nhiệt độ lớn nhất theo độ sâu của nước biển phân kỳ điển hình là 2°C và được xem là giá trị cao nhất trong số các loại nước biển phân kỳ trên thế giới Kết quả mô phỏng cho thấy sự thay đổi nhiệt độ của dòng chảy lạnh tăng nhanh theo độ sâu.
Hình 4.7Ĉ͡ bi͇n thiên nhi Wÿ͡ lͣn nh̭t t̩i b͉ m̿t phân cách giͷa gi͕t ch̭t l͗ng và d̯u trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q0,40,53 mW
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 44 7ѭѫQJӭng vӟLÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ lӟn nhҩt tҥi mһt phân cách (Hình 5.7), Vұn tӕFFNJQJWăQJUҩt nhanh trRQJJLDLÿRҥQÿҫXYjVDXNKLÿҥt vұn tӕc lӟn nhҩt thì nó giҧm dҫn ӣ cҧ EDJLDLÿRҥn (Hình 5.8 b) Vӏ trí cӫa giӑt chҩt lӓQJFNJQJEӏ WKD\ÿәi theo thӡi JLDQQKѭQJӣ JLDLÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ ӣ cuӕLJLDLÿRҥn này thì giӑt chҩt lӓng vүQFKѭDWKӇ vӅ ÿѭӧc vӏ trí lúc EDQÿҫu tҥi thӡLÿLӇm ݐ ൌ Ͳ +uQKDĈLӅu này là do nguӗn nhiӋt ܳ ʹ cách xa giӑWQѭӟFKѫQӣ trҥQJWKiLEDQÿҫu (ݐ ൌ Ͳ.KLÿyÿӝ biӃQWKLrQÿӝQJOѭӧng mao dүn nhiӋWFNJQJEӏ giҧm theo kӃt quҧ ÿѭӧc thӇ hiӋn ӣ hình 5.9
Hình 4.8 (a) V͓ trí và (b) v̵n t͙c cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q0,40,53 mW
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 46 Hình 5.9 ThӇ hiӋQÿӝ chênh lӋch áp suҩt tҥi bӅ mһt phân cách giӳa dҫXYjQѭӟc (οܲ ൌ ௪ െ ) ӣ hai bên giӑt chҩt lӓng và sӵ WKD\ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүQYLOѭX6ӵ chênh lӋch áp suҩt ӣ bên trái (οܲ ଵ ) và bên phҧi giӑt chҩt lӓng (οܲ ଶ ) lҫQOѭӧWÿҥt giá trӏ kPYjGѭѫQJWURQJWӯng giai ÿRҥn (Hình 5.9 a) Ngoài ra kӃt quҧ mô phӓQJFNJQJWKӇ hiӋn góc tiӃS[~Fÿӝng trong suӕt quá trình giӑt chҩt lӓng chuyӇQÿӝng trong kênh dүQYLOѭX6ӵ WKD\ÿәi góc tiӃp [~Fÿӝng phө thuӝc lӟn vào sӵ chênh lӋch áp suҩt tác dөng lên bӅ mһt phân cách giӳa dҫXYjQѭӟc (Hình 5.9 b) Góc tiӃp xúc ӣ phía bên trái (ߠ ͳ ) giҧm nhanh ӣ thӡLJLDQÿҫu VDXÿyWăQJ7URQJNKLÿyJyFWLӃS[~Fÿӝng bên phҧi (ߠ ʹ WăQJQKDQKӣ thӡLJLDQÿҫu VDXÿyJLҧP1KѭÿmQyLӣ trên, góc tiӃS[~Fÿӝng phө thuӝc lӟn vào sӵ chênh lӋch áp suҩt nên dҥng biӇXÿӗ FNJQJWѭѫQJ tӵ QKѭELӇXÿӗ chênh lӋch áp suҩt lên bӅ mһt phân cách Ӣ JLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ và ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ góc ߠ ʹ luôn luôn lӟQKѫQJyFߠ ͳ Giai ÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ WKuQJѭӧc lҥi góc ߠ ʹ luôn luôn nhӓ KѫQJyFߠ ͳ do οܲ ଶ nhӓ KѫQοܲ ଵ
Hình 4.9DĈ͡ chênh l ch áp sṷt bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng và (b) góc ti͇p xúc ÿ͡ng cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian gian trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q0,40,53 mW
Tӯ các kӃt quҧ trên có thӇ thҩ\NKLWKD\ÿәi nguӗn nhiӋWWăQJGҫn thì giӑt chҩt lӓng sӁ bӏ dӏch chuyӇQQKDQKKѫQYj[DKѫQĈLӅu này có thӇ lý giҧLÿѭӧc dӵa theo Hình 5.9.
ҦQKKѭӣng cӫa chiӅu cao kênh dүQÿӃn sӵ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt trong kênh dүn 48 &+ѬѪ1*.ӂT LUҰ19ơ+ѬӞNG PHÁT TRIӆ1Ĉӄ TÀI
Ngoài ra, sử dụng cùng kích thước kênh dẫn vi ô ăn mòn của ống lăn trong lịch trình chếnh lệch nhiệt độ tăng dần từ mốc phân cách dưới cùng Trong nghiên cứu này, ta khảo sát kênh dẫn vi ô ăn mòn của ống lăn trong lịch trình chếnh lệch nhiệt độ tăng dần ở các mốc chiều cao lỗi là 0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm và nguyên nhiệt là 400oC Hình 5.10, 5.11, 5.12 thể hiện sự phân bố ứng suất khi thay đổi chiều cao và kích thước của giới hạn.
Hình 4.10Ĉ͡ bi͇n thiên nhi Wÿ͡ lͣn nh̭t t̩i b͉ m̿t phân cách giͷa gi͕t ch̭t l͗ng và d̯u trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q@mW cho chi͉u cao kênh d̳n H=0.8,1 và 1.2mm
Hình 4.11 (a) V͓ trí và (b) v̵n t͙c cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q@mW cho chi͉u cao kênh d̳n H=0.8,1 và 1.2mm
Hình 4.12DĈ͡ chênh l ch áp sṷt bên trái và bên ph̫i gi͕t ch̭t l͗ng và (b) góc ti͇p xúc ÿ͡ng cͯa gi͕t ch̭t l͗ng theo thͥi gian gian trong kênh d̳QÿmWKL͇t l̵p vͣi Q@mW cho chi͉u cao kênh d̳n H=0.8,1 và 1.2mm
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 51 'RÿLӅu kiӋn biên trrQYjGѭӟi luôn là nhiӋWÿӝ P{LWUѭӡng xung quanh, nên sӵ truyӅn nhiӋWWKHRSKѭѫQJ]Eӏ ҧQKKѭӣng mҥQK'RÿyVӵ chênh lӋch nhiӋWÿӝ lӟn nhҩt trên bӅ mһt phân cách giӑt chҩt lӓQJFNJQJEӏ ҧQKKѭӣng Các kӃt quҧ tӯ mô phӓng cho thҩy, chiӅu cao vi kênh lӟQKѫn, chênh lӋch nhiӋWÿӝ lӟn nhҩt tҥi bӅ mһt phân cách giӳa chҩt lӓng và dҫu trong kênh càng lӟQ+uQK'RÿyGzQJGҫXÿLTXDJLӑt chҩt lӓng gây ra bӣi lӵc mao dүn nhiӋt và lӵc quán tính mҥQKKѫQWUѭӡng hӧp chiӅu cao vi kênh thҩSKѫQ.KLÿyJLӑt chҩt lӓng sӁ ÿL[DKѫQYjFyYұn tӕc lӟQKѫQ+uQKĈӝ chênh lӋch áp suҩt tҥi bӅ mһt phân cách giӳa dҫXYjQѭӟc ӣ hai bên giӑt chҩt lӓng và sӵ thay ÿәi góc tiӃS[~Fÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJFNJQJEӏ ҧQKKѭӣng Khi chiӅu cao vi kênh càng lӟn thì giӑWOѭXFKҩt chuyӇQÿӝQJFjQJ[DYjFjQJQKDQK.KLÿyJyFWLӃS[~Fÿӝng cӫa giӑt chҩt lӓQJFNJQJELӃQÿәi càng lӟn (Hình 5.12)
&+ѬѪ1* KӂT LUҰ19ơ+ѬӞNG PHÁT TRIӆ1Ĉӄ TÀI
KӃt luұn
Nghiên cӭXQj\ÿmiSGөng mô phӓng sӕ ÿӇ mô phӓng lҥi sӵ chuyӇQÿӝng hai chiӅu cӫDOѭXFKҩt trong kênh dүQYLOѭXĈLӅu kiӋn nhiӋWÿӝ ELrQWUrQYjGѭӟi bҵng vӟi nhiӋt ÿӝ phòng Hai nguӗn nhiӋWODVHUÿѭӧc sӱ dөQJYjÿһt ӣ vӏ trí cách giӑt chҩt lӓng phía bên trái 1mm và phía bên phҧi là 1.4mm vӟi giá trӏ công suҩWOjP:*LDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ giӑt OѭXFKҩt di chuyӇn sang phҧi (kích nguӗn nhiӋt laser bên trái và tҳt nguӗn nhiӋt laser bên phҧi) vӟi tӕFÿӝ WăQJQKDQKÿӃn cӵFÿҥi rӗi giҧm dҫn theo thӡi gian Trong quá trình chuyӇQÿӝQJÿm [Xҩt hiӋn các xoáy mao dүn nhiӋt bên trong và bên ngoài chҩt lӓQJÿѭӡQJÿҷng nhiӋt phía trong chҩt lӓng bӏ bҿ cong do xoáy mao dүn nhiӋt Sӵ chênh lӋFKÿӝ biӃn thiên nhiӋWÿӝ cùng áp suҩWFNJQJGLӉQUDÿLӅu này làm góc tiӃS[~Fÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩWFNJQJWKD\ÿәi trong suӕt quá trình chuyӇQÿӝQJ*LDLÿRҥn Ͷ ൏ ݐ ͺݏ giӑWOѭXFKҩt di chuyӇn sang trái (kích nguӗn nhiӋt laser bên phҧi và tҳt nguӗn nhiӋt laser bên phҧi) Các hiӋQWѭӧng vұt lý xҧ\UDWѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ*LDLÿRҥn ͺ ൏ ݐ ͳʹݏ WѭѫQJWӵ QKѭJLDLÿRҥn Ͳ ൏ ݐ Ͷݏ ҦQKKѭӣng công suҩt nguӗn nhiӋWFNJQJÿѭӧc nghiên cӭu, khi khҧo sát công suҩt nguӗn nhiӋt laser 30mW, 40mW, 53mW vӏ trí, tӕFÿӝ cӫa giӑWOѭXFKҩWFNJQJWKD\ÿәi tӍ lӋ thuұn so vӟi chiӅXWăQJF{QJVXҩt Ngoài ra, chiӅu cao kênh dүQYLOѭXFNJQJҧQKKѭӣng ÿӃn sӵ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt, khi chiӅu cao kênh dүn càng lӟn, vұn tӕc và quãng ÿѭӡng di chuyӇn cӫa giӑWOѭXFKҩt càng nhӓĈLӅu này diӉn ra do sӵ truyӅn nhiӋWÿӃn ELrQWUrQOjPJk\UDWKD\ÿәi sӵ biӃn thiên nhiӋWÿӝ và ҧQKKѭӣQJÿӃn các dòng xoáy mao dүn nhiӋt
5.2 +ѭӟng phát triӇQÿӅ tài
LuұQ YăQ Qj\ ÿm WUuQK Ej\ NӃt quҧ mô phӓng sӕ vӅ sӵ chuyӇQ ÿӝng thuұn và nghӏch cӫa giӑWOѭXFKҩt bên trong kênh dүQYLOѭXGRҧQKKѭӣng cӫa nguӗn nhiӋt laser
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 53 Các nguӗn nhiӋWODVHUP:P:P:ÿmÿѭӧc khҧRViWĈӗng thӡLFNJQJQJKLrQ cӭXÿӃn sӵ ҧQKKѭӣng cӫa chiӅu cao kênh dүQÿӃn sӵ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt
7URQJWѭѫQJODLQKyPQJKLrQFӭu sӁ nghiên cӭu và mô phӓng sӵ chuyӇQÿӝng cӫa giӑWOѭXFKҩt trong kênh dүQ ÿӝng chӳ @ D 0DUN HW DO 0LFURIOXLGLF ODERQDFKLS SODWIRUPV UHTXLUHPHQWV
FKDUDFWHULVWLFVDQGDSSOLFDWLRQV &KHPLFDO6RFLHW\5HYLHZVYROSS 0DU
>@ - % 'DYLG $ 0 *OHQQ\V DQG 0 : *OHQQ ³3K\VLFV DQG DSSOLFDWLRQ RI
PLFURIOXLGLFVLQELRORJ\´Annual Review of Biomedical Engineering, vol 4, pp 216-286, Aug 2002
[4] & 6XVKD ³0LFURIOXLGLFV $SSOLFDWLRQV.´ ,QWHUQHW KWWSVZZZQHZV- medical.net/life-sciences/Microfluidics-Applications.aspx, Feb.26, 2019
[5] 171JX\HQDQG;+:DLZDKSDQJ³6DPSOH7UDQVSRUWZLWK7KHUPRFDSLOODU\
)RUFHIRU0LFURIOXLGLFV´-RXUQDORI3K\VLFV&RQIHUHQFH6HULHVYROS
[7] 7 / /H - & &KHQ % & 6KHQ ) 6 +ZX DQG + % 1JX\HQ ³1XPHULFDO investigation of the thermocapillary actuation behavior of a droplet in a microchannel,´Int J Heat Mass Transfer, vol 83, pp 721-730, Apr 2015
>@ 7//H -&&KHQ )6+ZXDQG +% 1JX\HQ ³1XPHULFDOVWXG\RIWKH migration of a silicone plug inside a capillary tube subjected to an unsteady wall temperature gradient,´Int J Heat Mass Transfer, vol 97, pp 439-449, Jun
>@ T L/H-&&KHQDQG+%1JX\HQ³1XPHULFDOVWXG\RIWKHWKHUPRFDSLOODU\ droplet migration in a microchannel under a blocking effect from the heated wall,´Appl Thermal Eng, vol 122, pp 820-830, Jul 2017
[10] T L D Nguyen, ³Phòng thí nghiӋm trên Chip (lap-on-a-chip) sӱ dөng công nghӋ
YLOѭXYjWLӅPQăQJӭng dөng trong xét nghiӋm tҥi chӛ ӣ ViӋt Nam´Internet: http://www.hcmbiotech.com.vn/vi/news/tin-tuc/seminar-phong-thi-nghiem- tren-chip-lab-on-a-chip-su-dung-cong-nghe-vi-luu-va-tiem-nang-ung-dung- trong-xet-nghiem-tai-cho-o-viet-nam-565.html, Mar.13, 2019
[11] * 6KDJXQ 5 ULWLND $ 6XKDLE DQG 9LSDQ ³/DS-on-chip Technology:
AReview on Design Trends and Future Scope in Biomedical Applications,´
International Journal of Bio-Science and Bio-Technology, vol 8, pp 311-322,
[12] N T Nguyen, and S Wereley, Fundamentals and applications of microfluidics,
[13] 1 7 1JX\HQ DQG ; +XDQJ ³7KHUPRFDSLOODU\ (IIHFW RI D /LTXLG 3OXJ LQ
Transient Temperature Fields,´Japanese Journal of Applied Physics, vol 44, pp 1139±1142, Feb 2005
[14] N T Nguyen, and ;+XDQJ³6DPSOH7UDQVSRUWZLWK7KHUPRFDSLOODU\)RUFHIRU
Microfluidics,´Journal of Physics: Conference Series, vol 34, 2006
[15] M R 6 9LQFHQW 5 :XQHQEXUJHU DQG - 3 'HOYLOOH ³/DVHU VZLWFKLQJ DQG
VRUWLQJ IRU KLJK VSHHG GLJLWDO PLFURIOXLGLFV´Appl Phys Lett., vol 92, pp
HVTH: NGUYӈN HӲ8.+ѬѪ1* 57 [16] %